苦荞、甜荞、金荞……谁和谁是近亲？野生荞麦的“优质基因”怎么才能传给我们常吃的栽培荞麦？近日，中国农业科学院作物科学研究所杂粮作物功能成分挖掘与新品种选育创新团队联合国内外科研院校揭示了荞麦栽培种和野生种之间的遗传进化关系。相关研究成果发表在《基因组生物学（GenomeBiology）》上。

  野生金荞是“基因宝库”，但亲缘关系曾成难题

  在喜马拉雅山区，生长着一种叫“金荞”的野生荞麦，它堪称荞麦家族的“优等生”：黄酮含量高、生物量大、多年生，还特别能适应复杂环境，比如耐低温、抗病虫害。对农业科研人员来说，金荞就是一座“基因宝库”——如果能把它的优质基因导入甜荞、苦荞这些我们常吃的栽培荞麦，就能培育出更有营养、更耐种的荞麦新品种。

  可长期以来，学界对金荞的“家族地位”争议不断：它到底是和甜荞更亲，还是和苦荞更近？这种“亲缘关系”的模糊，让科研人员没法精准“提取”金荞的优质基因，大大限制了荞麦的遗传改良进程。

  跑遍山区“查族谱”，基因层面摸清“关系”

  为了破解这个难题，研究团队走遍喜马拉雅山区，收集了野生甜荞、野生苦荞以及西藏野生金荞的种质资源，从“外貌”到“基因”进行了全方位调查。

  团队先观察这些荞麦的“长相”——比如花的颜色、种子的形状、叶子的大小；再通过先进的基因组分析技术，深入挖掘它们基因里的“密码”。经过系统研究，荞麦家族的“族谱”终于清晰起来：金荞和苦荞的亲缘关系最近，是名副其实的“近亲”；而甜荞则是一个“平行进化”的分支，和它俩算是“远房亲戚”。

  为什么会形成这样的“家族格局”？团队发现，关键在两个“关键性状”：一是开花时间——金荞开花最晚，平均要42天，而甜荞、苦荞开花时间差不多，平均37天左右，开花时间差形成了“时间屏障”，减少了基因交流；二是繁殖能力——金荞和甜荞的花是“异花授粉型”（需要借助外力传粉），苦荞则是“自花授粉型”（自己就能完成授粉），花的结构差异进一步拉开了它们的“亲缘距离”。

  长得像不一定是近亲！两种“相似”背后有不同原因

  研究中还有一个有趣的发现：有些野生荞麦长得很像，但“相似原因”却大不一样。

  比如野生甜荞和金荞，叶子形状、黄酮含量都很接近，但这并不是因为它们是近亲——而是因为它们都生长在高海拔地区。为了适应寒冷、强紫外线的环境，它们“不约而同”地进化出了相似的形态，如叶子变小和高黄酮含量，这在生物学上叫“高海拔趋同适应”，相当于“为了过同一种生活，不小心长了同一张脸”。

  而野生苦荞和金荞的相似，则是因为“基因交流”：历史上，它们的基因曾发生过“渗入”，导致野生苦荞带上了金荞的一些性状，比如种子形态更接近金荞。

  这一研究阐明了作物与其野生近缘种的遗传关系，为丰富作物种质资源学基础理论提供了新的见解。该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的支持。

  科学审核：周美亮（中国农业科学院作物科学研究所研究员）

  作者：宋雅娟