11月2日，國際權(quán)威期刊《自然-遺傳學(xué)》（Nature Genetics）以2篇長篇幅研究論文（Research Article）在線發(fā)表了瓜類作物基因組研究的最新科研成果,。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,。

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560萬個SNP,。在此基礎(chǔ)上,，發(fā)現(xiàn)甜瓜可能發(fā)生過三次獨(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,，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析等手段，定位了200余個與甜瓜苦味,、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),。

基因組所協(xié)同北京市農(nóng)林科學(xué)院等國內(nèi)外西瓜研究團(tuán)隊(duì)首先采用單分子測序,、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400多份種質(zhì)資源開展了基因組變異分析，共鑒定近2000萬個SNP,。在此基礎(chǔ)上,，首次明確了西瓜7個種之間的進(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個信號位點(diǎn)，提供了關(guān)鍵候選基因,。

Nature Genetics高度重視這兩項(xiàng)研究,。同期配發(fā)了德國萊布尼茲植物遺傳研究所的Martin Mascher教授等人撰寫的以“甜瓜和西瓜的甜蜜基因”為題的專評和以“甜蜜測序”為題的社論,。專評指出兩項(xiàng)研究利用群體基因組和數(shù)量遺傳工具，揭示了馴化如何改變西甜瓜的果實(shí)品質(zhì),。社論認(rèn)為基因組學(xué)正在加速我們對自己喜愛食物（包括西甜瓜）的起源,、進(jìn)化和生物學(xué)的理解，指出農(nóng)業(yè)基因組學(xué)旨在提高人類賴以生存的農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì),，將會帶來“甜蜜”的回報(bào),。

基因組所黃三文研究員是兩篇論文的共同通訊作者。此前他的團(tuán)隊(duì)和國內(nèi)外優(yōu)勢單位合作,，破譯了第一個瓜類作物-黃瓜的基因組密碼并構(gòu)建了其全基因組變異圖譜（Nature Genetics 2009, 2013）,，發(fā)現(xiàn)了黃瓜苦味物質(zhì)的合成和調(diào)控機(jī)理并揭示了瓜類作物趨同馴化的現(xiàn)象（Science 2014; Nature Plants 2016），并克隆了多個農(nóng)藝性狀基因（Plant Cell 2015, 2019; Molecular Plant 2015, 2016, 2017）,，推動瓜類育種進(jìn)入組學(xué)時代,。這兩篇力作的發(fā)表將進(jìn)一步強(qiáng)化我國在瓜類作物基因組學(xué)與分子育種領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。

這兩項(xiàng)研究是基因組所協(xié)同北京市農(nóng)林科學(xué)院,、本院鄭州果樹所,、蔬菜花卉所、青島農(nóng)大,、美國康奈爾大學(xué)和西班牙巴塞羅那農(nóng)業(yè)基因組中心等國內(nèi)外多家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)共同完成的,。項(xiàng)目受到中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金,、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、廣東省珠江計(jì)劃和大鵬新區(qū)等資助。

文章鏈接：

甜瓜文章：A comprehensive genome variation map of melon identifies multiple domestication events and loci influencing agronomic traits. （https://www.nature.com/articles/s41588-019-0522-8）

西瓜文章：Resequencing of 414 cultivated and wild watermelon accessions identifies selection for fruit quality traits. （https://www.nature.com/articles/s41588-019-0518-4）

同期專評：Sweet genes in melon and watermelon（https://www.nature.com/articles/s41588-019-0529-1）

社論：Sweet sequencing (https://www.nature.com/articles/s41588-019-0533-5)