我所最新研究成果發(fā)表于《自然?通訊》雜志
2019年11月14日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊（NatureCommunications）》在線發(fā)表了冬瓜基因組和變異組研究成果，闡明了冬瓜、黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆和南瓜等瓜類作物的基因組演化歷史，并揭示了冬瓜等果實(shí)在馴化和育種改良過程中由小變大的分子機(jī)制。本研究歷時6年，我所為第一完成單位，協(xié)同中國農(nóng)科院蔬菜花卉所等5個單位的共同努力下完成的。我所謝大森研究員和中國農(nóng)科院蔬菜花卉所許愿超博士為第一作者，我所江彪研究員和青島農(nóng)業(yè)大學(xué)張忠華教授為通訊作者。
冬瓜、黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、南瓜、絲瓜等瓜類作物都屬于葫蘆科，起源于共同的祖先，作為產(chǎn)品器官的果實(shí)在形態(tài)和風(fēng)味上表現(xiàn)出豐富的多樣性。本研究首次繪制了冬瓜的基因組精細(xì)圖譜，含有2萬7千多個基因，重復(fù)序列的大量擴(kuò)增導(dǎo)致其基因組比其它瓜類作物大2-3倍。通過比較基因組學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)冬瓜是所有已知瓜類作物中保留最多祖先基因狀態(tài)的最保守作物，以此推斷出所有瓜類作物起源于一個擁有15條染色體的祖先基因組，經(jīng)過多次斷裂和融合等事件形成了目前豐富多彩的瓜類作物。
瓜類作物的果實(shí)都經(jīng)歷了由小變大的過程，但冬瓜的馴化歷史尚不清楚，其果實(shí)長度可達(dá)1米，單果重達(dá)60公斤，巨型果實(shí)的分子機(jī)制也有待解析。在冬瓜基因組精細(xì)圖譜的基礎(chǔ)上，本研究分析了146份冬瓜資源，構(gòu)建了一張包括1600萬個單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)（SNPs）的全基因組遺傳變異圖譜，發(fā)現(xiàn)冬瓜也起源于印度，果實(shí)變大經(jīng)歷了野生種－地方種－栽培種的兩步進(jìn)化過程，有上千個基因發(fā)現(xiàn)了變化，其中兩個控制冬瓜果實(shí)大小的候選基因還在黃瓜、西紅柿等果實(shí)發(fā)育過程中起重要作用。
本研究不僅為葫蘆科進(jìn)化和物種形成提供新見解，而且為冬瓜等瓜類作物分子生物學(xué)研究和全基因組設(shè)計(jì)育種奠定基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃等資助。
鏈接：The wax gourd genomes offer insights into the genetic diversity andancestral cucurbit karyotype （DOI:10.1038/s41467-019-13185-3)
