世界首个甜瓜全基因组变异图谱构建

日前，《自然—遗传学》（Nature Genetics）以两篇长文（Research Article）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。

据悉，两项成果为西甜瓜种质资源研究提供了新的理论框架和组学数据，也为西甜瓜分子育种提供了大量的基因资源和选择工具，并将进一步强化我国在瓜类作物基因组学与分子育种领域的国际领先地位。

甜瓜是一种重要的经济作物，深受各国消费者喜爱。尽管甜瓜的栽培历史已有数千年，然而其驯化历史一直存在争议。栽培甜瓜被划分为厚皮甜瓜和薄皮甜瓜两个亚种，但是二者驯化和分化的遗传基础尚不明确。同时，甜瓜作为一种遗传多样性异常丰富的物种，控制其重要农艺性状的基因和位点却鲜有报道。

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）。

研究团队发现，甜瓜在漫长的进化过程中，可能发生过3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。有意思的是，3次驯化虽然独立发生，但是却有着异曲同工之妙，它们都导致野生甜瓜失去了苦味和酸味并获得了甜味。

科学家们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。“这为深化葫芦科进化研究提供了重要参考，为甜瓜生物学研究与遗传改良提供了新的工具和数据支撑。”徐永阳说。

高质量的西瓜基因组序列图谱也被中国农科院深圳农业基因组研究所研究员黄三文及联合团队攻关成功。据悉，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。

在此基础上，科学家们首次明确了西瓜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。鉴定获得了与果实含糖量、瓤色、形状等性状相关的43个信号位点，提供了关键候选基因。