11月14日,，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊（Nature Communications）》在線發(fā)表了冬瓜基因組和變異組研究成果,，該研究闡明了黃瓜,、甜瓜、西瓜,、葫蘆,、冬瓜和南瓜等瓜類作物的基因組演化歷史，并揭示了冬瓜等果實(shí)在馴化和育種改良過程中由小變大的分子機(jī)制,。

　　黃瓜,、甜瓜、西瓜,、葫蘆,、冬瓜、南瓜,、絲瓜等瓜類作物都屬于葫蘆科,，起源于共同的祖先，其產(chǎn)品器官都是果實(shí),，但它們的形態(tài)和風(fēng)味豐富多樣,，這些種類繁多的瓜類作物在基因水平上是如何演化形成的，一直是科學(xué)上的未解之謎,。本研究首次繪制了冬瓜的基因組精細(xì)圖譜,，含有2萬7千多個基因，重復(fù)序列的大量擴(kuò)增導(dǎo)致基因組比其它瓜類作物大2-3倍,。通過比較研究,，發(fā)現(xiàn)冬瓜是所有已知瓜類作物保留最多祖先基因狀態(tài)的最保守作物，以此推斷出所有瓜類作物起源于一個擁有15條染色體的祖先基因組,，經(jīng)過多次斷裂和融合等事件形成了目前豐富多彩的瓜類作物（圖一）,。

　　圖一

　　瓜類作物的果實(shí)都經(jīng)歷了由小變大的過程，本月2日國際權(quán)威期刊《自然?遺傳學(xué)（Nature Genetics）》分別報(bào)道了甜瓜和西瓜的馴化歷史和果實(shí)品質(zhì)的分子機(jī)制,，但冬瓜的馴化歷史尚未揭示,，冬瓜果實(shí)長度可達(dá)1米，巨型果實(shí)的分子機(jī)制也有待解析,。在冬瓜基因組精細(xì)圖譜的基礎(chǔ)上,，本研究又分析了146份冬瓜資源,，構(gòu)建了一張包括1600萬個單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)（SNPs）的全基因組遺傳變異圖譜,，發(fā)現(xiàn)冬瓜也起源于印度,，果實(shí)變大經(jīng)歷了野生種－地方種－栽培種的兩步進(jìn)化過程（圖二），有上千個基因發(fā)生了變化,，其中兩個控制冬瓜果實(shí)大小的候選基因還在黃瓜,、西紅柿等果實(shí)發(fā)育過程中起重要作用。

圖二

　　本研究不僅為葫蘆科進(jìn)化和物種形成提供新見解,，而且為冬瓜等瓜類作物分子生物學(xué)研究和全基因組設(shè)計(jì)育種奠定基礎(chǔ),，具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。

　　該成果為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所,、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所,、華北理工大學(xué),、加州大學(xué)戴維斯分校等單位共同協(xié)作完成，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所謝大森研究員和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生許愿超博士為第一作者,，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院張忠華教授和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所江彪研究員為通訊作者,。華北理工大學(xué)王希胤團(tuán)隊(duì)是本成果的重要合作者。

　　張忠華教授在以前的工作中以（共同）第一或通訊破譯了第一個瓜類作物-黃瓜的基因組密碼(Nature Genetics,，2009,；GigaScience, 2019)，解析了黃瓜的馴化歷史和多樣性遺傳機(jī)制(Nature Genetics,，2013),，揭示了甜瓜的馴化歷史和果實(shí)品質(zhì)的分子機(jī)制(Nature Genetics，2019),闡明了黃瓜全部開雌花的遺傳機(jī)理(Plant Cell,，2015),，并為黃瓜苦味物質(zhì)合成和調(diào)控機(jī)理解析提供了關(guān)鍵基因(Science，2014),，這些工作為推動瓜類作物研究進(jìn)入組學(xué)時代和全基因組分子設(shè)計(jì)育種奠定了基礎(chǔ),。

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃,、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、泰山學(xué)者計(jì)劃等資助。

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