北京時(shí)間11月2日，《自然-遺傳學(xué)》（Nature Genetics）以兩篇長(zhǎng)文（Research Article）形式在線發(fā)表了兩項(xiàng)由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院領(lǐng)銜開(kāi)展的瓜類作物基因組研究成果。兩項(xiàng)研究分別構(gòu)建了甜瓜和西瓜的全基因組變異圖譜，揭示了兩種水果的馴化歷史及果實(shí)品質(zhì)的遺傳分子機(jī)制。

 

　　據(jù)悉，兩項(xiàng)成果為西甜瓜種質(zhì)資源研究提供新的理論框架和組學(xué)數(shù)據(jù)，也為西甜瓜分子育種提供了大量的基因資源和選擇工具，具有重要科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。上述成果的發(fā)表將進(jìn)一步強(qiáng)化我國(guó)在瓜類作物基因組學(xué)與分子育種領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。

 

 

　　甜瓜是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，深受各國(guó)消費(fèi)者喜愛(ài)。盡管甜瓜的栽培歷史已有數(shù)千年，然而其馴化歷史一直存在爭(zhēng)議。栽培甜瓜被劃分為厚皮甜瓜和薄皮甜瓜兩個(gè)亞種，但是二者的馴化和分化的遺傳基礎(chǔ)尚不明確。同時(shí)，甜瓜作為一種遺傳多樣性異常豐富的物種，控制其重要農(nóng)藝性狀的基因和位點(diǎn)卻鮮有報(bào)道。

 

　　據(jù)中國(guó)農(nóng)科院鄭州果樹(shù)研究所徐永陽(yáng)研究員介紹，其所在團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、西班牙巴塞羅那基因組中心及中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、美國(guó)康奈爾大學(xué)、法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等19個(gè)國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)，歷時(shí)5年，共同構(gòu)建了世界第一個(gè)甜瓜全基因組變異圖譜，首次系統(tǒng)闡釋了甜瓜的復(fù)雜馴化歷史及重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳基礎(chǔ)。甜瓜研究團(tuán)隊(duì)分析了千余份甜瓜種質(zhì)資源的基因組變異，共鑒定了560萬(wàn)個(gè)SNP。

 

　　在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)甜瓜可能發(fā)生過(guò)三次獨(dú)立的馴化事件，其中一次發(fā)生在非洲地區(qū)，另外兩次發(fā)生在亞洲地區(qū)并分別產(chǎn)生了厚皮甜瓜和薄皮甜瓜兩個(gè)栽培亞種。三次獨(dú)立馴化“異曲同工”，都導(dǎo)致野生甜瓜失去了苦味和酸味并獲得了甜味。此外，通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析等手段，定位了200余個(gè)與甜瓜苦味、酸味、果實(shí)大小、果肉顏色等性狀相關(guān)的候選基因和位點(diǎn)。

 

　　據(jù)悉，本成果對(duì)甜瓜馴化歷史及其分子遺傳基礎(chǔ)的系統(tǒng)解析和一大批與甜瓜重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因和位點(diǎn)的定位，為深化葫蘆科進(jìn)化研究提供了重要參考，為甜瓜生物學(xué)研究和遺傳改良提供了新的工具和數(shù)據(jù)支撐，具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

 

 

　　據(jù)中國(guó)農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文研究員介紹，其所在團(tuán)隊(duì)協(xié)同鄭州果樹(shù)研究所、北京市農(nóng)林科學(xué)院、美國(guó)康奈爾大學(xué)組成聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，采用單分子測(cè)序、光學(xué)圖譜與Hi-C三維基因組聯(lián)合分析，完成了高質(zhì)量的西瓜基因組序列圖譜。繼而對(duì)400多份種質(zhì)資源開(kāi)展了基因組變異分析，共鑒定近2000萬(wàn)個(gè)SNP。在此基礎(chǔ)上，首次明確了西瓜7個(gè)種之間的進(jìn)化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)野生黏籽西瓜是距現(xiàn)代栽培西瓜親緣關(guān)系最近的種群，也發(fā)現(xiàn)了利用野生西瓜進(jìn)行抗性改良的基因組痕跡。此外，鑒定獲得了與果實(shí)含糖量、瓤色、形狀等性狀關(guān)聯(lián)的43個(gè)信號(hào)位點(diǎn)，提供了關(guān)鍵候選基因。

 

　　據(jù)悉，上述兩項(xiàng)研究是中國(guó)農(nóng)科院鄭州果樹(shù)研究所及深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所協(xié)同創(chuàng)新的成果，研究受到中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省珠江計(jì)劃、深圳市孔雀計(jì)劃和大鵬新區(qū)等資助。