在世界和中國(guó)，玫瑰（rose）擁有重要的宗教和文化地位。玫瑰兼具園林觀賞和藥食兩用等功能，為“四大切花”之首。我國(guó)具有悠久的玫瑰利用歷史，早在漢代就有了玫瑰應(yīng)用的文字記載，至唐宋年間已育成連續(xù)開花的玫瑰品種，元明時(shí)期“荼薇玫瑰”被用于釀酒行業(yè)，而云南人在明清時(shí)期已將玫瑰用于茶飲、玫瑰醬、玫瑰餅等制作。改革開放以來，食用玫瑰產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，形成了山東、甘肅、云南等多個(gè)食用玫瑰主產(chǎn)區(qū)，且云南已形成以“鮮花餅”為主的食用玫瑰產(chǎn)業(yè)。

 

　　中國(guó)主栽食用玫瑰主要有“重瓣紅玫瑰”（Rosa rugosa 'Plena‘）“紫枝玫瑰”“豐花玫瑰”“墨紅玫瑰”“滇紅玫瑰”“八街玫瑰”“苦水玫瑰”“荼薇玫瑰”“金邊玫瑰”“大馬士革”（Rosa × damascena）“千葉玫瑰”（Rosa × centifolia）等。然而，各地食用玫瑰品種形態(tài)各異，多數(shù)與野生玫瑰（Rosa rugosa L.）及“重瓣紅玫瑰”的關(guān)系不清，起源模糊，在很大程度上限制了食用玫瑰產(chǎn)業(yè)的規(guī)范發(fā)展，造成潛在的食品安全風(fēng)險(xiǎn)，且不利于品種改良。同時(shí)，除山東主產(chǎn)的平陰玫瑰外，多不具自主品種權(quán)，且?guī)缀醪痪哌B續(xù)開花習(xí)性，影響了中國(guó)食用玫瑰產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

 

　　中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物分子遺傳與適應(yīng)研究組圍繞植物開花習(xí)性及植物與環(huán)境互作模式的多樣性、機(jī)理與演化開展研究。前期，課題組構(gòu)建了“無刺光葉薔薇”染色體水平高質(zhì)量基因組（Zhong et al. 2021 National Science Review），解析了月季皮刺的遺傳調(diào)控機(jī)制，提出了發(fā)育早期的皮刺具儲(chǔ)水功能的假設(shè)，為月季生物學(xué)研究和新種質(zhì)的培育奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)中國(guó)主栽食用玫瑰種質(zhì)的遺傳關(guān)系不清且缺乏自主優(yōu)良品種的問題，課題組收集了16個(gè)國(guó)內(nèi)主栽食用玫瑰品系，運(yùn)用葉綠體基因組重建和將核糖體rDNA基因區(qū)的ITS1/2序列進(jìn)行分型等方法，構(gòu)建了迄今涵蓋薔薇屬所有主要分類群且最穩(wěn)定的質(zhì)體基因組系統(tǒng)樹（To the best of my knowledge, this is the first time I see a study that integrate as many whole chloroplast genome sequences to build a phylogenetic study in Rosa），追溯了中國(guó)食用玫瑰種質(zhì)間的遺傳關(guān)系及其可能野生近緣種。

 

　　結(jié)果表明，或有6個(gè)野生種作為母本參與中國(guó)主栽食用玫瑰種質(zhì)的形成。麝香薔薇（Rosa moschata Herrm.）為四倍體品種“千葉玫瑰”“大馬士革”“若水茗”和三倍體品種“金邊玫瑰”的共同母系祖先；云南本土品種YN01、YN02以及“商水玫瑰”“定陶玫瑰”均為四倍體，與中國(guó)古老月季“月月粉”（Rosa chinensis 'Old Blush’）擁有共同的母本祖先——單瓣月季花【Rosa chinensis var. spontanea （Rehder & E.H. Wilson） T.T. Yu & T.C. Ku】。“墨紅玫瑰”與具有相同葉綠體基因組序列的“花蝴蝶【Rosa chinensis f. mutabilis （Correvon） Rehder】或”腺萼香水月季“（Rosa odorata 'Glandular Sepal‘）共享母本祖先。”荼薇玫瑰“的母本祖先為法國(guó)薔薇（Rosa gallica L.）。”重瓣紅玫瑰“”紫枝玫瑰“”豐花玫瑰“”妙峰山玫瑰“”果玫瑰“的共同母本野生祖先為中國(guó)原產(chǎn)的野生玫瑰。”苦水玫瑰“的母本祖先與其他食用玫瑰均不同，自成一系。

 

　　基于核糖體rDNA區(qū)ITS1/2的精細(xì)分型研究發(fā)現(xiàn)，至少9個(gè)野生種參與現(xiàn)有主栽食用玫瑰品種的形成，野生玫瑰、”大馬士革“和法國(guó)薔薇是參與多個(gè)食用玫瑰品種形成的主要貢獻(xiàn)者。野生玫瑰參與所有的二倍體食用玫瑰品種和”荼薇玫瑰“的形成，而其他與”大馬士革“相關(guān)的品種未發(fā)現(xiàn)野生玫瑰的ITS貢獻(xiàn)。結(jié)合葉綠體基因組與ITS分型方法，研究提出了中國(guó)食用玫瑰種質(zhì)復(fù)雜的網(wǎng)狀起源模型（如圖）。

 

　　研究還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有主栽種質(zhì)中僅”金邊玫瑰“”墨紅玫瑰“具連續(xù)開花習(xí)性，YN01、YN02以及”商水玫瑰“”定陶玫瑰“”紫枝玫瑰“具有偶爾二次開花現(xiàn)象，其他種類均為一次開花品種?，F(xiàn)有可連續(xù)開花或偶爾二次開花的食用玫瑰品種均與連續(xù)開花的中國(guó)古老月季有關(guān)。該研究將為食用玫瑰種質(zhì)的安全評(píng)估、選擇利用、品種改良等提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)使用二代數(shù)據(jù)成功組裝樣本ITS序列單倍型的方法，將為ITS序列在親本溯源、系統(tǒng)進(jìn)化等方面的正確應(yīng)用提供重要技術(shù)支持，相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)專利。

 

　　相關(guān)研究成果以Complex and reticulate origin of edible roses （Rosa, Rosaceae） in China為題，在線發(fā)表Horticulture Research上。研究工作得到云南省科技領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、中科院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、云南高端科技人才引進(jìn)計(jì)劃等的支持。部分工作獲得云南省疾病預(yù)防控制中心、中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)、昆明植物園、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東省平陰縣玫瑰研究所和云南省花卉技術(shù)培訓(xùn)推廣中心的科研人員的協(xié)助。

 

　　基于質(zhì)體基因組和ITS分型的中國(guó)主栽食用玫瑰復(fù)雜、網(wǎng)狀遺傳關(guān)系