11月2日，國際權威期刊《自然-遺傳學》（Nature Genetics）以研究論文形式在線發表了甜瓜馴化和重要農藝性狀形成機制的研究成果。該成果為中國農業科學院鄭州果樹研究所、中國農業科學院深圳農業基因組研究所、中國農業科學院蔬菜花卉研究所、青島農業大學、西班牙巴塞隆納食品科學院等19個單位歷時5年共同協作完成，青島農業大學園藝學院院長張忠華教授為論文共同第一作者。
報導情況
甜瓜是一種重要的經濟作物，位居世界十大水果之列，有著悠久栽培歷史。古埃及的壁畫、中國的詩經均有關於甜瓜的記載。在我國唐朝時期，甜瓜已經成為當時一種重要的蔬菜作物。古人在甜瓜栽培的過程中已經有意識地進行馴化選擇。在距今1500年左右的《齊民要術》中就有關於古人對甜瓜生長繁殖特性及抗性馴化選擇的詳細記載。儘管甜瓜的栽培歷史已有數千年，然而其起源中心和馴化歷史一直存在爭議。栽培甜瓜被劃分為厚皮和薄皮甜瓜兩個亞種，二者的馴化和分化遺傳基礎尚不明晰。此外，甜瓜作為一種遺傳多樣性異常豐富的物種，控制其重要農藝性狀的基因和位點卻鮮有報導。
該研究對目前世界上數量最大、涵蓋類型最全的1184份甜瓜種質資源（近緣種、野生種及栽培種）進行5倍左右的深度全基因組重測序，獲得了約4.3Tb的數據，共發掘了甜瓜全基因組範圍內560餘萬個SNPs標記和95萬個indel（5bp以內）標記，成功構建了世界上第一個甜瓜全基因組變異圖譜。
課題研究發現，甜瓜種質分為三個明顯的類群, 分別對應於比較原始的非洲地區的甜瓜材料、厚皮甜瓜材料和薄皮甜瓜材料，每個大的類群內部又可進一步劃分出相應的野生和栽培材料，表明甜瓜可能發生過三次獨立的馴化事件，一次發生在非洲地區，兩次發生在亞洲地區，並且發生在亞洲地區的兩次馴化事件分別產生了厚皮甜瓜和薄皮甜瓜兩個大的栽培亞種，兩次事件分別馴化了不同的基因，從而導致了這些馴化性狀的改變。厚皮甜瓜馴化過程使一個苦味合成基因功能喪失，導致果實永遠不苦，而薄皮甜瓜馴化部分改變了苦味調控基因，導致果實不利條件仍然變苦。
結合數量性狀遺傳定位、全基因組關聯（GWAS）以及基因表達等分析手段，課題組對甜瓜的苦味、酸味、果實大小、果肉和果皮顏色等重要性狀進行了系統研究，定位了200餘個與甜瓜重要農藝性狀相關的候選基因和位點，其中鑑定到了一個MADS-box家族基因，該基因的表達差異可導致甜瓜果皮條紋的改變。
甜瓜的馴化和多樣性
據張忠華教授介紹，該研究成果是我國在甜瓜基因組學和群體遺傳學研究領域取得的重大進展，為深化葫蘆科進化研究提供了重要依據，為甜瓜重要性狀定向育種提供了較為精準的標記和基因資源。
Nature Genetics期刊高度重視此成果和同時發表的西瓜基因組研究成果，同期配發了德國萊布尼茲植物遺傳研究所Martin Mascher教授等人撰寫的以「甜瓜和西瓜的甜蜜基因」為題的專評和以「甜蜜測序」為題的社論。專評指出，兩項研究利用群體基因組和數量遺傳工具，揭示了馴化如何改變西甜瓜的果實品質。社論認為，基因組學正在加速我們對自己喜愛食物（包括西甜瓜）的起源、進化和生物學的理解，指出農業基因組學旨在提高人類賴以生存的農作物的產量和品質，將會帶來「甜蜜」的回報。
甜瓜和西瓜的馴化歷史（《自然—遺傳學》雜誌社論配圖）
課題研究得到了國家自然科學基金、國家現代農業產業技術體系、中國農業科學院科技創新工程、廣東省高層次人才計劃、深圳市孔雀計劃等項目的資助。
文章連結：A comprehensive genome variation map of melon identifies multiple domestication events and loci influencing agronomic traits.（https://www.nature.com/articles/s41588-019-0522-8）
編輯：曲天澤 劉曉鳳 閱讀:0