全基因组与基因组_ 青岛农大张忠华教授参与构建世界首个甜瓜全基因组变异图谱

报道情况

甜瓜是重要的经济作物，位于世界十大水果之列，有着悠久的栽培历史。 古埃及壁画和中国诗经都有关于甜瓜的记载。 我国唐朝，甜瓜已成为当时重要的蔬菜作物。 古人在甜瓜栽培过程中有意识地进行驯化选择。 在距今约1500年前的“齐民要术”中，有关于以前的甜瓜的生长特性和抵抗性驯化的选择的详细记述。 甜瓜栽培历史已有数千年，但其起源中心与驯化历史存在争议。 栽培甜瓜分为厚皮和薄皮甜瓜两个亚种，两者驯化和分化遗传基础尚不清楚。 此外，甜瓜作为遗传多样性非常丰富的物种，控制其重要农艺性状的基因和部位报道甚少。

该研究将目前世界上数量最多、种类最多的1184个甜瓜种质资源(近缘种、野生种及栽培种)取得5倍左右深度的全基因组重序列，得到约4.3Tb的数据，在甜瓜全基因组范围内将560多万个SNPs标记和95万个indel(5bp以内)标记

课题的研究表明，甜瓜种类分为三个明显的种类群，分别对应于较原始的非洲地区甜瓜材料、厚皮甜瓜材料和薄皮甜瓜材料，在不同种类群内部可以进一步分为野生和栽培材料，甜瓜可能发生三次独立驯化事件，一次发生在非洲地区， 两次亚洲地区发生驯化事件分别发生厚皮甜瓜和薄皮甜瓜两大栽培亚种，两次事件分别驯化不同基因导致厚皮甜瓜驯化过程丧失苦味合成基因功能，果实永远不苦，薄皮甜瓜驯化部分改变苦味控制基因

结合数量性状遗传定位、全基因组相关( GWAS )及基因表达等分析手段，课题组系统研究了甜瓜苦味、酸味、果实大小、果肉和果皮颜色等重要性状，定位了200多个与甜瓜重要农艺性状相关的候选基因和部位，其中MADS-box家族基因同 该基因表达的差异导致甜瓜果皮条纹的变化。

甜瓜训练与多样性

张忠华教授指出，这一研究成果是我国瓜基因组学和群体遗传学研究领域取得的重大进展，为深化葫芦科进化研究提供了重要依据，为瓜的重要性状定向育种提供了较为准确的标志和基因资源。

Nature Genetics杂志重视该成果的同时发表的西瓜基因组研究成果，将德国莱布尼茨植物遗传研究所Martin Mascher教授等写的以“甜瓜和西瓜的甜基因”为主题的专业评价和以“甜测序”为主题的社论同步化 专业评价表明，两项研究利用群体基因组和数量遗传工具，揭示驯化如何改变西瓜的果实品质。 社论指出，基因组学加速了我们对喜欢的食物(包括西瓜)的起源、进化和生物学的理解，农业基因组学以提高人类生存的农作物的产量和品质为目的，带来“甜蜜”回报。

瓜和西瓜驯化的历史

(《自然——遗传学》杂志社论配图)

课题研究得到国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系、中国农业科学院科技创新项目、广东省高层次人才规划、深圳市孔雀规划等项目的资助。