中國團隊首揭示西瓜和甜瓜馴化基因組歷史

北京時間11月2日凌晨，國際學術期刊《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。

據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，分析了千餘份甜瓜種質資源的基因組變異，共鑑定了560萬個SNP。

甜瓜資源的地理分佈和種羣結構

該甜瓜研究團隊發現，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並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並獲得了甜味。

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

值得一提的是，上述19個國內外科研機構共同完成的這項工作是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複雜馴化歷史及重要農藝性狀形成的遺傳基礎。

另外，據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，採用單分子測序、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，共鑑定近2000萬個SNP。

西瓜7個種之間的進化關係和種羣結構

研究團隊首次明確了西瓜7個種之間的進化關係，發現野生黏籽西瓜是距現代栽培西瓜親緣關係最近的種羣，也發現了利用野生西瓜進行抗性改良的基因組痕跡。此外，鑑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。

上述兩項成果為西瓜甜瓜種質資源研究提供新的理論框架和組學數據，也為西瓜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。

研究團隊表示，上述成果的發表將進一步強化中國在瓜類作物基因組學與分子育種領域的國際領先地位。

值得一提的是，德國萊布尼茨植物遺傳與作物栽培研究所(IPK)Martin Mascher等人還同期發表了對上述研究的觀點文章。Mascher等人表示，瞭解農作物的馴化歷史，有助於深入瞭解它們過去適應人類需求的基因基礎，並有助於提高未來的育種效率，而最近基因組學的技術進步促進了許多作物物種的進化研究。

Mascher等人認為，中國科學家的這兩項基因研究揭示了馴化如何改變甜瓜和西瓜的果實品質性狀。團隊結合了種羣基因組學和定量遺傳工具來研究作物進化，併為育種者提供了全面的遺傳變異圖譜。