我国科学家首次揭示西瓜甜瓜“甜蜜基因”

本网讯(记者 李丽颖)西瓜、甜瓜是日常生活中最受人们欢迎的水果之一。然而,在远古时代,当它们还没有被人类驯化时,绝大多数甜瓜并不甜,西瓜也不是红色的,同样也不是甜的。西瓜甜瓜是如何变甜的?这个谜底终于被我国科学家解开了!

北京时间11月2日零点,《自然-遗传学》以两篇长文形式在线发表了两项由我国科学家主导的瓜类作物基因组研究成果,并同时刊发了相应的专评和社评。两项研究分别构建了甜瓜和西瓜的全基因组变异图谱,揭示了两种水果的驯化历史及果实品质的遗传分子机制。据介绍,上述两项研究是中国农科院郑州果树研究所、北京农林科学院及深圳农业基因组研究所协同创新的成果。

中国农科院郑州果树研究所徐永阳研究员介绍,其所在团队联合中国农科院深圳农业基因组研究所、西班牙巴塞罗那基因组中心及中国农科院蔬菜花卉研究所、青岛农业大学、中国农业大学、美国康奈尔大学、法国农业科学院等19个国内外科研机构,历时5年,共同构建了世界第一个甜瓜全基因组变异图谱,首次系统阐释了甜瓜的复杂驯化历史及重要农艺性状形成的遗传基础。

甜瓜研究团队分析了千余份甜瓜种质资源的基因组变异,共鉴定了560万个SNP。在此基础上,发现甜瓜可能发生过三次独立的驯化事件,其中一次发生在非洲地区,另外两次发生在亚洲地区并分别产生了厚皮甜瓜和薄皮甜瓜两个栽培亚种。三次独立驯化“异曲同工”,都导致野生甜瓜失去了苦味和酸味并获得了甜味。此外,通过全基因组关联分析等手段,定位了200余个与甜瓜苦味、酸味、果实大小、果肉颜色等性状相关的候选基因和位点。

北京市农林科学院许勇团队、中国农科院郑州果树所刘文革团队、美国康奈尔大学Boyce Thompson研究所费章君团队和中国农科院深圳基因组所黄三文团队等组成联合攻关团队,采用单分子测序、光学图谱与Hi-C三维基因组联合分析,完成了全新一代西瓜基因组高质量精细图谱绘制。这是迄今为止最高质量的西瓜基因组序列图谱。

西瓜攻关团队继而对400多份种质资源开展了基因组变异分析,共鉴定近2000万个SNP。在此基础上,首次明确了西瓜7个种之间的进化关系,发现野生黏籽西瓜是距现代栽培西瓜亲缘关系最近的种群,也发现了利用野生西瓜进行抗性改良的基因组痕迹。此外,鉴定获得了与果实含糖量、瓤色、形状等性状关联的43个信号位点,提供了关键候选基因。

我国是西瓜、甜瓜的产量大国也是消费大国。国家西甜瓜产业技术体系首席科学家、北京市农林科学院许勇研究员表示,技术必将引领换代品种的辈出,推动西甜瓜产业高质量发展。

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