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我国科学家首次揭示西瓜甜瓜“甜蜜基因”
作者:综合《新京报》《农民日报》    文章来源:农业科技报    点击数:    更新时间:2019年11月09日

  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!11月2日,《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研究员徐永阳介绍,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(单核苷酸多态性)。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BoyceThompson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。


  构建甜瓜和西瓜的全基因组变异图谱,究竟有何意义?会让未来的驯化和育种变得更容易吗?我们会有更好吃的瓜吗?


  答案是肯定的。西瓜论文第一作者、北京市农林科学院郭绍贵研究员说,“在西瓜方面,我们构建了全新一代西瓜基因组高质量精细图谱。有了这个基因组图谱,未来的遗传育种工作会变得更精准。举例来说,以前我们想定位一个基因,只能在黑箱子里摸索,摸到了就可以做到,摸不到就无法获得我们想要的结果。现在可以精准定位,直接找到我们想要的优势基因。此外,我们构建的西瓜全基因组遗传变异图谱,可能帮助我们在未来的遗传育种中,有目的的聚合特定的基因,让西瓜变得更好。用比较通俗的话来举例,假如我们发现了一种抗性更好、产量更高的西瓜,但味道不好,怎么办呢?以前我们只能慢慢摸索,和甜的西瓜杂交,可能很多次后,偶然会得到兼具两者优势的新品种,也可能不会。但在未来,我们就可以直接定位甜的基因,把它组合进去,可以明确地知道我们可以得到兼具两者优势的新品种”。


  甜瓜的基因研究同样为甜瓜遗传育种工作提供了更好的基础,甜瓜论文的第一作者、中国农业科学院郑州果树研究所副研究员赵光伟说,“假如我们发现了某个糖度变异的甜瓜,它变得更甜了,我们就可以找到这个变异的基因,加以标记,通过分子标记的方法,然后在育种中精准选择,就能得到更好的甜瓜品种”。


文章录入:liuwei
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