甘美基因的退化“异曲同工”

吃瓜老是让人愉悦，由于它们的甜蜜滋味。作为世界上十分受欢送的生果作物，甜瓜和西瓜来自于葫芦科。

近日，《天然—学》揭橥的两项由中国农业迷信院和北京市农林迷信院等国际外优势单元协作完成的瓜类作物基因组研讨结果显示，甜瓜和西瓜阅历分歧的驯化进程，异样完成了令人入神的“甘美基因”的退化，可谓“异曲同工”。研讨结果还为人们懂得葫芦科作物的退化关系供给了线索。

甜瓜的三次驯化

我们平日在市场上买到的栽培甜瓜有16个变种，多样性异常丰厚。

论文第一作者、中国农科院郑州果树研讨所副研讨员赵光伟告知《中国迷信报》，变种之间的多样性不只表现在表型多样性，在生态顺应性上也存在很年夜差别，这招致实验资料必需多点（河南、海南、新疆）栽种才干够采样胜利。

“须要多季栽种才干搜集到一切资料。有些国外搜集来的资料只要样本DNA，也会影响前面的性状数据查询拜访。”论文配合第一作者、中国农科院深圳农业基因组研讨所助理研讨员练群说。

虽然面对艰苦，论文配合通信作者、中国农科院郑州果树研讨所研讨员徐永阳引见，甜瓜研讨团队仍然在5年工夫里剖析了千余份甜瓜种质资本的基因组变异，判定了560余万个SNP。群体构造剖析发明，甜瓜至多阅历过3次自力的驯化事情，两次产生在印度，一次产生在非洲。

“甜瓜的驯化不断存在争议。”徐永阳说明说，因为非洲具有最多的甜瓜野生近缘种，且其染色体数量和甜瓜一样，是以最后学界都以为甜瓜的驯化产生在非洲。但是近几年的基因组证据更多标明，“非洲仅仅驯化出了特别的非洲原始甜瓜类型tibish。”

练群引见，这种非洲甜瓜次要散布在苏丹邻近，并且并没有介入到前面甜瓜的和改进中去，在非洲也次要是菜用。

印度是葫芦科作物一个很主要的来源/次级来源中间，也是以后世界上栽培甜瓜的驯化中间。此次结果标明，厚皮甜瓜（如哈密瓜等）和薄皮甜瓜（如喷鼻瓜等）亚种辨别从印度分歧的野生群体驯化而来。前者果肉较厚，成熟后完整没有苦味，世界规模内均有散布；后者果肉较薄，幼果及成熟后部门会有苦味，次要散布在东亚地域。

“进一步研讨发明这两个亚种在掉去苦味、酸味，以及果实膨年夜的驯化进程平分别驯化了分歧的基因，存在着分歧的驯化机制。”练群说。

赵光伟引见，他们共对甜瓜的品德、产量及形状相干的16个主要农艺性状停止了基因定位研讨，共定位到200余个候选基因和位点。

个中，厚皮甜瓜驯化了葫芦素B分解酶基因（CmBi），而薄皮甜瓜驯化调控苦味构成的转录因子（CmBt），因此招致二者在苦味性状上的差别。

果皮和果肉色彩都是影响果实品德的主要目标，直接影响到花费者的选择爱好。经过全基因组联系关系剖析及其他技巧手腕，他们定位了与果皮及果肉色彩构成相干的基因，将来可用于发掘症结变异位点，开辟分子标志，在育种进程中停止晚期疾速选择。

西瓜属的持续退化

“水晶球带轻烟绿，翡翠笼含冷焰红”，“凉争冰雪甜争蜜，消得温暾倾诸茶”。自古以来，西瓜都是深受人们爱好的消暑佳品，文人诗人留下浩瀚赞扬西瓜的诗词歌赋，可见，西瓜果实瓤色与含糖量不断是备受存眷的症结品德性状。

西瓜年夜约在4000年前就已驯化。国度西甜瓜家当技巧系统首席迷信家、论文配合通信作者北京市农林迷信院研讨员许勇引见，他们结合中国农业迷信院郑州果树所研讨员刘文革团队等国际内科研团队采取单分子测序、光学图谱与Hi-C三维基因组结合剖析，完成了新一代西瓜基因组精密图谱绘制和驯化汗青解析，初次零碎提醒了西瓜果实品德性状退化的分子机制。

论文第一作者、北京农林迷信院研讨员郭绍贵引见，他们进一步对400多份种质资本展开了基因组变异剖析，共判定近2000万个SNP。

论文配合通信作者刘文革告知《中国迷信报》，经过群体构造剖析，他们初次发明，西瓜属的7个种中，诺丹西瓜是最陈旧的种，次要散布在撒哈拉戈壁以南的非洲地域。随后经过天然选择退化构成了两年夜分支，一个分支是药西瓜，次要散布在非洲北部、东北亚和中亚戈壁和半干旱地域，平日被作为药材栽种。另一个分支是饲用西瓜，普遍栽种在非洲南部，多用于植物饲料。在两年夜分支之间，有两个罕见的种，热迷西瓜和缺须西瓜，是过渡类型。随后，经由晚期人类和植物寻食运动的选择驯化，构成了黏籽西瓜。

“黏籽西瓜是距古代栽培西瓜亲缘关系比来的种群。群体构造剖析成果显示，它们之间具有配合的祖先血缘。黏籽西瓜的果实苦味逐步消逝，而且开端积聚糖分，反应了从野生西瓜到栽培西瓜退化进程中的主要阶段。”郭绍贵说，人类对西瓜开端了无意识的驯化改进，果实品德越来越好，瓤色也逐步丰厚起来，逐步构成了古代可食用的栽培西瓜。

但是驯化进程中，西瓜的抗性越来越弱。“我们发明了含有多个抗性基因的药西瓜以及饲用西瓜特有的基因组区段渗入到了古代栽培西瓜基因组中，标明我们如今曾经在有针对性的应用野生西瓜的抗性对古代栽培西瓜停止抗性改进。”许勇引见说。

经过零碎研讨，他们不只明白了西瓜果实瓤色症结基因LCYB的选择驯化形式，还应用最新的基因编纂技巧初次证明了介入光合产品卸载的α-半乳糖苷酶基因在西瓜果实糖分积聚中的症结感化，初次提醒了西瓜“甘美基因”驯化的机密。同时，他们还取得了决议西瓜含糖量与瓤色协同退化的候选基因位点。“这些症结性状基因对我们将来培养加倍厚味可口的西瓜具有十分主要的价值。”许勇说。