2019年11月14日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊（Nature Communications）》在線發(fā)表了冬瓜基因組和變異組研究成果，闡明了黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、冬瓜和南瓜等瓜類作物的基因組演化歷史，并揭示了冬瓜等果實在馴化和育種改良過程中由小變大的分子機制。
    黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、冬瓜、南瓜、絲瓜等瓜類作物都屬于葫蘆科，起源于共同的祖先，其產(chǎn)品器官都是果實，但它們的形態(tài)和風(fēng)味豐富多樣，這些種類繁多的瓜類作物在基因水平上如何演化形成的一直是科學(xué)上的未解之謎。本研究首次繪制了冬瓜的基因組精細圖譜，含有2萬7千多個基因，重復(fù)序列的大量擴增導(dǎo)致基因組比其它瓜類作物大2-3倍。通過比較研究，發(fā)現(xiàn)冬瓜是所有已知瓜類作物保留最多祖先基因狀態(tài)的最保守作物，以此推斷出所有瓜類作物起源于一個擁有15條染色體的祖先基因組，經(jīng)過多次斷裂和融合等事件形成了目前豐富多彩的瓜類作物。
    瓜類作物的果實都經(jīng)歷了由小變大的過程，本月2日國際權(quán)威期刊《自然?遺傳學(xué)（Nature Genetics）》分別報道了甜瓜和西瓜的馴化歷史和果實品質(zhì)的分子機制，但冬瓜的馴化歷史尚未揭示，冬瓜果實長度可達1米，巨型果實的分子機制也有待解析。在冬瓜基因組精細圖譜的基礎(chǔ)上，本研究又分析了146份冬瓜資源，構(gòu)建了一張包括1600萬個單核苷酸多態(tài)性位點（SNPs）的全基因組遺傳變異圖譜，發(fā)現(xiàn)冬瓜也起源于印度，果實變大經(jīng)歷了野生種－地方種－栽培種的兩步進化過程，有上千個基因發(fā)生了變化，其中兩個控制冬瓜果實大小的候選基因還在黃瓜、西紅柿等果實發(fā)育過程中起重要作用。
    本研究不僅為葫蘆科進化和物種形成提供新見解，而且為冬瓜等瓜類作物分子生物學(xué)研究和全基因組設(shè)計育種奠定基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)和應(yīng)用價值。
    該成果為廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、華北理工大學(xué)、加州大學(xué)戴維斯分校等單位共同協(xié)作完成，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所謝大森研究員和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生許愿超博士為第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張忠華研究員和廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所江彪研究員為通訊作者。華北理工大學(xué)王希胤團隊是本成果的重要合作者。
    該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計劃、國家重點研發(fā)計劃、泰山學(xué)者計劃等資助。

    鏈接：The wax gourd genomes offer insights into the genetic diversity and ancestral cucurbit karyotype （https://www.nature.com/articles/s41467-019-13185-3)