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【经济日报】我科学家首次揭示西甜瓜驯化基因组历史

来源:经济日报新闻客户端 作者:常理 2019-11-04 09:18:00 浏览量:

  北京时间11月2日,《自然-遗传学》(Nature Genetics)以两篇长文(Research Article)形式在线发表了两项由中国农业科学院领衔开展的瓜类作物基因组研究成果。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。

  据悉,两项成果为西甜瓜种质资源研究提供新的理论框架和组学数据,也为西甜瓜分子育种提供了大量的基因资源和选择工具,具有重要科学价值和实践意义。上述成果的发表将进一步强化我国在瓜类作物基因组学与分子育种领域的国际领先地位。

  

  甜瓜是一种重要的经济作物,深受各国消费者喜爱。尽管甜瓜的栽培历史已有数千年,然而其驯化历史一直存在争议。栽培甜瓜被划分为厚皮甜瓜和薄皮甜瓜两个亚种,但是二者的驯化和分化的遗传基础尚不明确。同时,甜瓜作为一种遗传多样性异常丰富的物种,控制其重要农艺性状的基因和位点却鲜有报道。

  据中国农科院澳门葡萄京官方老平台徐永阳研究员介绍,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,团队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。

  据悉,本成果对甜瓜驯化历史及其分子遗传基础的系统解析和一大批与甜瓜重要农艺性状相关的基因和位点的定位,为深化葫芦科进化研究提供了重要参考,为甜瓜生物学研究和遗传改良提供了新的工具和数据支撑,具有重要的科学价值和现实意义。

  

  据中国农科院深圳农业基因组研究所黄三文研究员介绍,其所在团队协同澳门葡萄京官方老平台、北京市农林科学院、美国康奈尔大学组成联合攻关团队,采用单分子测序、光学图谱与Hi-C三维基因组联合分析,完成了高质量的西瓜基因组序列图谱。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。

  据悉,上述两项研究是中国农科院澳门葡萄京官方老平台及深圳农业基因组研究所协同创新的成果,研究受到中国农科院科技创新工程、现代农业产业技术体系、国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省珠江计划、深圳市孔雀计划和大鹏新区等资助。