光明網訊(記者宋雅娟)11月2日,《自然-遺傳學》(Nature Genetics)以兩篇長文(Research Article)形式在線發表了兩項由中國農業科學院領銜開展的瓜類作物基因組研究成果。兩項研究分別構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品質的遺傳分子機制。

兩項成果為西甜瓜種質資源研究提供新的理論框架和組學數據,也為西甜瓜分子育種提供了大量的基因資源和選擇工具,具有重要科學價值和實踐意義。上述成果的發表將進一步強化我國在瓜類作物基因組學與分子育種領域的國際領先地位。

中國農科院鄭州果樹研究所徐永陽研究員介紹,其所在團隊聯合中國農科院深圳農業基因組研究所、西班牙巴塞羅那基因組中心及中國農科院蔬菜花卉研究所、青島農業大學、中國農業大學、美國康奈爾大學、法國農業科學院等19個國內外科研機構,歷時5年,共同構建了世界第一個甜瓜全基因組變異圖譜,首次系統闡釋了甜瓜的復雜馴化歷史及重要農藝性狀形成的遺傳基礎。

甜瓜研究團隊分析了千余份甜瓜種質資源的基因組變異,共鑒定了560萬個SNP。在此基礎上,發現甜瓜可能發生過三次獨立的馴化事件,其中一次發生在非洲地區,另外兩次發生在亞洲地區并分別產生了厚皮甜瓜和薄皮甜瓜兩個栽培亞種。三次獨立馴化“異曲同工”,都導致野生甜瓜失去了苦味和酸味并獲得了甜味。

此外,通過全基因組關聯分析等手段,定位了200余個與甜瓜苦味、酸味、果實大小、果肉顏色等性狀相關的候選基因和位點。

中國農科院深圳農業基因組研究所黃三文研究員介紹,其所在團隊協同鄭州果樹研究所、北京市農林科學院、美國康奈爾大學組成聯合攻關團隊,采用單分子測序、光學圖譜與Hi-C三維基因組聯合分析,完成了高質量的西瓜基因組序列圖譜。繼而對400多份種質資源開展了基因組變異分析,共鑒定近2000萬個SNP。在此基礎上,首次明確了西瓜7個種之間的進化關系,發現野生黏籽西瓜是距現代栽培西瓜親緣關系最近的種群,也發現了利用野生西瓜進行抗性改良的基因組痕跡。

此外,鑒定獲得了與果實含糖量、瓤色、形狀等性狀關聯的43個信號位點,提供了關鍵候選基因。

上述兩項研究是中國農科院鄭州果樹研究所及深圳農業基因組研究所協同創新的成果,研究受到中國農科院科技創新工程、現代農業產業技術體系、國家自然科學基金、國家重點研發計劃、廣東省珠江計劃、深圳市孔雀計劃和大鵬新區等資助。