"祖先"甜还是苦?中国团队首次揭示西瓜甜瓜驯化基因组历史

2019-11-02 08:35 澎湃新闻阅读 (18836) 扫描到手机

原标题:“祖先”甜还是苦?中国团队首次揭示西瓜甜瓜驯化基因组历史

北京时间11月2日凌晨,国际学术期刊《自然-遗传学》(NatureGenetics)以两篇长文(ResearchArticle)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,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。

甜瓜资源的地理分布和种群结构。

该甜瓜研究团队发现,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。

值得一提的是,上述19个国内外科研机构共同完成的这项工作是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。

另外,据中国农科院深圳农业基因组研究所黄三文研究员介绍,其所在团队协同郑州果树研究所、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。

西瓜7个种之间的进化关系和种群结构。

研究团队首次明确了西瓜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。

上述两项成果为西瓜甜瓜种质资源研究提供新的理论框架和组学数据,也为西瓜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。

研究团队表示,上述成果的发表将进一步强化中国在瓜类作物基因组学与分子育种领域的国际领先地位。

值得一提的是,德国莱布尼茨植物遗传与作物栽培研究所(IPK)MartinMascher等人还同期发表了对上述研究的观点文章。Mascher等人表示,了解农作物的驯化历史,有助于深入了解它们过去适应人类需求的基因基础,并有助于提高未来的育种效率,而最近基因组学的技术进步促进了许多作物物种的进化研究。

Mascher等人认为,中国科学家的这两项基因研究揭示了驯化如何改变甜瓜和西瓜的果实品质性状。团队结合了种群基因组学和定量遗传工具来研究作物进化,并为育种者提供了全面的遗传变异图谱。

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(转自半岛+)