中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所研究員,、深圳農(nóng)業(yè)基因組所副所長黃三文領(lǐng)導(dǎo)的國際番茄變異組研究團(tuán)隊通過對世界各地的360份番茄種質(zhì)進(jìn)行了重測序分析,，構(gòu)建了完整的番茄遺傳變異組圖譜,，為揭示番茄的進(jìn)化歷史、基因挖掘和分子育種奠定了基礎(chǔ),。最新研究成果以長篇幅論文在線發(fā)表于10月13日的《Nature Genetics（自然•遺傳學(xué)）》雜志,。該研究是繼2012年《Nature》發(fā)表番茄全基因組序列圖后取得的另一重要成果，來自中、美,、法,、意、以和瑞士的多個研究團(tuán)隊聯(lián)合對番茄展開了更為全面和深入的探索,。

番茄起源于南美洲的安第斯山脈,，隨著人類遷移和馴化逐漸傳到中美洲和墨西哥一代，16世紀(jì)傳到歐洲,，在隨后的幾百年中番茄被傳播到世界各地,。如今番茄已經(jīng)成為品種多樣、世界各地普遍種植的第一大蔬菜作物,。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計,，全球番茄的總產(chǎn)值為550億美元。在科研上,，番茄也是研究植物遺傳,、發(fā)育和生理的高等模式植物。

今天我們食用的大果栽培番茄是由野生番茄馴化而來的,。在長期的馴化過程中,，野生番茄果實在重量、顏色,、形狀等方面發(fā)生了顯著變化,。野生番茄果實非常小，重量僅1-2克,，而現(xiàn)代栽培番茄的果重是其祖先的100多倍,。然而，番茄人工馴化過程一直未有全面研究,。通過群體遺傳學(xué)分析,，該研究揭示了番茄果實變大經(jīng)歷了從醋栗番茄到櫻桃番茄再到大果栽培番茄的兩次進(jìn)化過程，在此過程中分別有5個和13個果實重量基因受到了人類的定向選擇,。

番茄走出南美山脈以后,，在世界各地得到廣泛種植，并隨著不同的消費(fèi)習(xí)慣產(chǎn)生了不同類型的分化,。研究團(tuán)隊通過比較不同番茄群體的基因組差異，發(fā)現(xiàn)第5號染色體是決定鮮食番茄和加工番茄（主要用于生產(chǎn)番茄醬）差異的主要基因組區(qū)域,，此區(qū)域含有多個控制番茄可溶性固形物和果實硬度的基因,，這些基因賦予了加工番茄顯著的特征。此外,，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析,，發(fā)現(xiàn)了決定粉果果皮顏色的關(guān)鍵變異位點，此位點的變異導(dǎo)致SlMYB12基因啟動子區(qū)域的缺失，進(jìn)而影響該基因的表達(dá),，從而使得成熟的粉果番茄果皮中不能積累類黃酮,。我國北方消費(fèi)者偏好粉果番茄，這一發(fā)現(xiàn)為培育粉果番茄品種提供了有效的分子育種工具,。

在現(xiàn)代番茄育種中,，野生種質(zhì)資源被廣泛地應(yīng)用。通過比較基因組學(xué),，研究團(tuán)隊準(zhǔn)確地界定了野生番茄基因組片段在栽培番茄基因組中的位置和長度,。分析發(fā)現(xiàn)，番茄的馴化和野生資源的利用共導(dǎo)致了約25%（約2億個堿基）的基因組區(qū)域被固定,，這嚴(yán)重限制了番茄的進(jìn)一步改良,。有了變異組提供的1100多萬個分子標(biāo)記，今后育種有可能突破這一限制,，進(jìn)一步拓展番茄育種的空間,。

在番茄商品化育種中，由于強(qiáng)調(diào)追求高產(chǎn)和耐儲運(yùn)等商業(yè)品質(zhì),，番茄風(fēng)味品質(zhì)下降了,，消費(fèi)者抱怨番茄的味道越來越淡了。在番茄變異組大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,，黃三文團(tuán)隊正和美國科學(xué)院院士Harry Klee 教授領(lǐng)導(dǎo)的番茄品質(zhì)育種團(tuán)隊緊密合作,，將闡明影響番茄風(fēng)味的20多種揮發(fā)性物質(zhì)的代謝和積累的機(jī)理，為培育更加美味的番茄提供新的工具,。

“植物育種的歷史寫在基因組里,。‘溫故而知新’,，變異組將為未來番茄育種指明了方向,。變異是遺傳育種的基礎(chǔ)，后續(xù)研究將進(jìn)一步闡明番茄重要農(nóng)藝性狀的遺傳和分子機(jī)理,，并為全基因組設(shè)計育種打下堅實的基礎(chǔ)”,，黃三文研究員說。

該研究是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊近年來在《Nature》,、《Nature Genetics》,、《PNAS》、《PLoS Genetics》等刊物上發(fā)表多篇研究論文后,，又一次在國際知名雜志發(fā)表的重要研究成果,。蔬菜所所長杜永臣認(rèn)為必須借助基因組學(xué)研究，努力提高我國蔬菜育種的核心競爭力,，促進(jìn)民族種業(yè)的跨越性發(fā)展,。

本研究得到了國家“973”計劃,、國家杰出青年科學(xué)基金、“863”計劃,、農(nóng)業(yè)部和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的資助,。深圳市政府和大鵬新區(qū)政府對本項目的開展也提供了有力支持。