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首次揭示西瓜果实进化分子机制,中国“西瓜大王”登上《自然》杂志

北京日报

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原标题:首次揭示西瓜果实进化分子机制,中国“西瓜大王”登上《自然》杂志

11月1日,北京市农林科学院蔬菜中心许勇团队联合国内外多家科研机构在《自然•遗传学》(Nature Genetics)在线发表文章,完成了新一代西瓜基因组精细图谱绘制和驯化历史解析,首次系统揭示了西瓜果实品质性状进化的分子机制。这是继2013年完成世界首张西瓜基因组序列图谱后,许勇团队的又一次重大突破性成果,奠定了我国在西瓜基因组学与分子育种技术研究领域的国际领先地位。

许勇

许勇在文章发表后第一时间在朋友圈分享喜讯,感谢一路奋斗的团队与合作者。将这次学术成果称为“华丽转身的礼炮”、“品种创新的利器”“顶天立地的梵文”“不忘初心的号角”。他说,技术引领换代品种的辈出,演绎了高技术真正精髓,谱写了大地上更为精彩的篇章。

该研究采用单分子测序、光学图谱与Hi-C三维基因组联合分析策略,完成了全新一代西瓜基因组高质量精细图谱绘制,基因组组装大小365 Mb,N50提高到21.9Mb,是迄今为止最高质量的西瓜基因组序列图谱。

文章截图

在此基础上,对覆盖世界上现存的西瓜属全部7个种的414份代表性西瓜种质资源开展了基因组变异分析,在基因组水平上证实了非洲苏丹地区西瓜资源与高糖栽培西瓜的祖先遗传关系最近,并发现黏籽西瓜(C. mucosospermus)是距现代栽培西瓜(C. lanatus)亲缘关系最近的种群且具有共同的祖先。基因漂移等证据表明饲用西瓜(C. amarus)与这两个种群之间可能存在独立进化,首次从全基因组层面明确了西瓜7个种之间的进化关系。

瓜物种与品质性状进化分子机制模式图。

通过进化和驯化分析,系统解析了野生西瓜到栽培西瓜的驯化历史,鉴定获得了果实大小、果肉含糖量、苦味等重要品质性状的候选基因,并对α-半乳糖苷酶基因ClAGA2等重要基因进行了功能验证。研究还发现了人类利用野生西瓜种质进行抗性改良的基因组渗入痕迹,揭示了人类及动物活动在西瓜品质形成进化中的重要作用,为西瓜功能基因深入研究及优异基因资源的利用提供了重要数据支撑和理论基础,具有重要实践意义和科学价值。

北京市农林科学院郭绍贵和孙宏贺、中国农科院赵胜杰和林涛、美国康奈尔大学王昕和吴珊为论文共同第一作者。许勇研究员、刘文革研究员、费章君教授和黄三文研究员为共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金重点项目、国家七大作物育种重点研发计划、北京学者、西甜瓜产业技术体系等项目资助。

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