Origins of the Apple: The Role of Megafaunal Mutualism in the Domestication of Malus and Rosaceous Trees

Abstract

The apple ( Malus domestica [Suckow] Borkh.) is one of the most economically and culturally significant fruits in the world today, and it is grown in all temperate zones. With over a thousand landraces recognized, the modern apple provides a unique case study for understanding plant evolution under human cultivation. Recent genomic and archaeobotanical studies have illuminated parts of the process of domestication in the Rosaceae family. Interestingly, these data seem to suggest that rosaceous arboreal crops did not follow the same pathway toward domestication as other domesticated, especially annual, plants. Unlike in cereal crops, tree domestication appears to have been rapid and driven by hybridization. Apple domestication also calls into question the concept of centers of domestication and human intentionality. Studies of arboreal domestication also illustrate the importance of fully understanding the seed dispersal processes in the wild progenitors when studying crop origins. Large fruits in Rosaceae evolved as a seed-dispersal adaptation recruiting megafaunal mammals of the late Miocene. Genetic studies illustrate that the increase in fruit size and changes in morphology during evolution in the wild resulted from hybridization events and were selected for by large seed dispersers. Humans over the past three millennia have fixed larger-fruiting hybrids through grafting and cloning. Ultimately, the process of evolution under human cultivation parallels the natural evolution of larger fruits in the clade as an adaptive strategy, which resulted in mutualism with large mammalian seed dispersers (disperser recruitment).

Malus domestica: A Review on Nutritional Features, Chemical Composition, Traditional and Medicinal Value

“…Apple ( Malus domestica Borkh. ; Rosaceae) is one of the most economically and culturally significant, nutrient-rich fruit grown in all temperate zones [ 1 ]. The whole fruit is eatable except seeds; apart from that, many other products are produced from them: Ciders and juices, jams, compotes, tea, wine, or dry apples.…”

Anthropogenic Seed Dispersal: Rethinking the Origins of Plant Domestication

“…However, most crop progenitors (excluding the large-grained cereals, rice, and large-seeded legumes) were dispersed by means of ingestion and transport by animals. In the case of arboreal fruit trees, dispersal relied on either monogastric frugivores or omnivores (Figure 2A and [59]). The same basic process of a shift from wild animal to human dispersal occurred in many small-fruiting, often avian-dispersed plants, such as with cherries (Prunus avium).…”

Peculiarities of the reproductive biology of the genus Malus Mill.

“…ex Juz., M. sylvestris, M. baccata в культигенний комплексяблуня домашня (M. domestica Borkh.) (Spengler, 2019), проте у зв'язку з екстенсивним вирощуванням яблуні як плодової культури, виникає потік генів від одомашнених плодових до дикорослих видів та популяцій внаслідок спонтанної гібридизації (Ruhsam et al, 2019, Coart et al, 2003, Kron & Husband, 2009. При дослідженні генетичного потоку та гібридизації між диплоїдною яблунею домашньою та тетраплоїдною M. coronaria, з'ясовано, що як при гетеро-, так і при кон-специфічних схрещуваннях формувалася однакова кількість плодів та насіння, але більшість насіння від гетероспецифічних схрещувань було гібридним, окремі насіниниапоміктичними.…”

“…Цілком ймовірно, що географічно обмежені популяції, котрі таксономісти вважали окремими видами, насправді є генетично ізольованими групами одного виду (наприклад, M. niedzwetzkyana). Важлива роль у розповсюдженні насіння дикорослих видів яблуні з часів неоліту належала як крупним ссавцям, так і людині, нераціональна діяльність якої впродовж останніх 1500 років спричинила зменшення кількості запилювачів та диспергаторів насіння яблуні, внаслідок чого спостерігаємо фрагментарні популяції окремих видів в Європі та Азії, що може призвести навіть до вимирання цілих популяцій та видів (Spengler, 2019).…”