絲綢之路是中國和西歐之間4000英里的延伸，從公元前2世紀到公元14世紀，貿易繁榮發展。絲綢之路出產了我們喜愛、珍貴的水果之一——蘋果。

旅行者會在一個地方采摘蘋果，吃完后把果核扔到幾英里外，這些種子在新的地點長成了樹，與野生品種雜交，創造出了今天存在的7000多種蘋果。

與野生品種的雜交使蘋果基因組變得非常復雜且難以研究，但是由博伊斯·湯普森學院（Boyce Thompson Institute）教授Zhang Jun Fei和日內瓦美國農業部農業研究局（USDA-ARS）的科學家Gan Yuan Zhong共同領導的多學科研究團隊，通過應用的測序技術和生物信息學算法，為馴化蘋果及其兩個主要野生祖先組裝了兩條染色體的完整集合，從而解決了這一問題。

該團隊的研究報告在11月2日發表于《自然遺傳學》上的一篇論文中進行了描述，作者來自BTI、康奈爾大學、美國農業部和山東省農業科學院。研究人員發現，蘋果獨特的馴化歷史導致了尚未開發的基因來源，這些基因可以用來改善蘋果的大小、味道、甜度和質地。

農業與生命科學學院綜合植物科學學院的副教授——費教授說：“植物育種者可以利用這些詳細的信息來改進對消費者來說重要的特征，現在主要是味道。也許更重要的是，這些信息將幫助育種者生產出對壓力和疾病更具抵抗力的蘋果。”費教授表示，這項新研究是2017年發表在《自然通訊》上的一項早期合作的產物，該研究追溯了蘋果沿著絲綢之路馴化和進化的歷史。

在康奈爾大學的費教授、日內瓦美國農業部農業研究局的科學家Gan Yuan Zhong和其他同事的后續討論中，他們將新的測序和組裝技術應用到美國農業部日內瓦克隆庫的材料上，從而建立了更好的蘋果參考基因組，該克隆庫擁有世界上的蘋果標本，這些材料中有許多可以追溯到絲綢之路。

在目前的工作中，研究人員對三種蘋果的全參考基因組進行了測序、組裝和比較。其中包括：Gala（家蠅屬的商業品種）；蘋果的兩個主要野生祖細胞-歐洲海棠（M. sylvestris）和中亞野生蘋果（M. sieversii），它們合計占馴化蘋果基因組的90％。

研究結果為蘋果育種者提供了詳細的基因組圖譜，可以幫助他們種植出更好的蘋果。“我們想開發新的基因組，特別是野生的祖先，因為它們對了解蘋果遺傳的多樣性和確定培育新品種的有用性狀有著巨大的影響，”Gan Yuan Zhong說。通過比較這三種基因組，研究人員能夠確定哪一種祖先物種產生了導致被馴化蘋果的許多性狀的基因。例如，研究小組發現，賦予蘋果松脆口感的基因位于蘋果易患藍霉的基因附近。費教授說：“現在我們知道了這兩個基因組區域的確切位置，育種者可以找到一種方法來保留質構基因，培育或編輯藍霉基因，以生產出更抗病的品種。”研究小組還收集了這三個物種的泛基因組，不同于一個基因組捕捉了所有物種的基因信息，泛基因組對于像蘋果這樣種類繁多的物種來說尤其重要。

研究小組在馴化的蘋果的泛基因組中鑒定出約50,000個基因，其中約2,000個在以前發布的蘋果物種參考基因組中不存在。費教授說：“這些'缺失基因'真的很重要，因為它們中的許多基因決定了蘋果育種者感興趣的特征。”他們還使用了從Gala果實不同階段提取的RNA，還鑒定了與質地，香氣和其他果實特性相關的基因，這些基因在兩個基因的拷貝之間優先表達。

鐘說：“這讓我們和育種者對某一特定性狀的遺傳多樣性有了更深入的了解，這項發現將有助于我們的團隊更好地管理和管理美國農業部日內瓦克隆庫中的6000多份蘋果品種，并使我們能夠向育種者和其他研究人員提供與這些蘋果品種相關的重要遺傳和基因組信息。”

費教授說：“研究小組正在計劃對其他野生蘋果物種進行測序，這些物種可能具有寶貴的特征，可以提高馴化蘋果的抗逆性和適應性。”

該研究得到了USDA-ARS和科學基金會的支持。