2012年11月26日,,,,,,由北京市农林科学院、深圳华大基因研究院和康奈尔大学等多家单位相助完成的西瓜基因组相关研究效果在《自然 遗传学》(Nature Genetics)杂志揭晓。。。。。。这项研究为西瓜基础生物学研究及其种质资源培育、抗病及遗传改良提供了名贵资源,,,,,,同时,,,,,,也为葫芦科植物的进化和较量基因组学相关研究提供了主要的数据支持和线索。。。。。。
西瓜(Citrullus lanatus)在植物分类学中属于葫芦科西瓜属,,,,,,原产于非洲,,,,,,在五代时期引入中国。。。。。。西瓜全球年产量约莫为9000万吨,,,,,,为全球第五洪流果消耗品,,,,,,同时也是中国主要的经济水果之一。。。。。。现代西瓜在形状、巨细、颜色、口胃和营养因素等方面,,,,,,都有很大差别。。。。。。并且西瓜的近缘野生种、亚种和变种很是多,,,,,,具有富厚的遗传多样性。。。。。。可是,,,,,,近几十年来对其品质的定向选择和培育,,,,,,使得西瓜品种的遗传基础越来越窄,,,,,,这已成为制约西瓜遗传品质改良的主要瓶颈。。。。。。
在本研究中,,,,,,科研职员先对东亚西瓜培育品种97103举行了全基因组测序,,,,,,构建了高质量基因组图谱。。。。。。组装后获得353.Mb的西瓜基因组,,,,,,并将其中93.5%的序列定位到11条染色体上。。。。。。西瓜基因组中重复序列高达45.2%,,,,,,并且发明在已往的450万年中,,,,,,西瓜基因组中的长最后重复序列(LTR)远比在黄瓜中积累的快。。。。。。连系基因组注释,,,,,,研究职员共判断出23440个编码基因,,,,,,并且凭证之前测序的植物基因组,,,,,,发明西瓜的编码基因显着富集在亚端粒区域。。。。。。
在进化剖析中,,,,,,研究职员发明当今西瓜的11条染色体泉源于7条染色体的古六倍型双子叶植物祖先。。。。。。具有7条染色体的双子叶植物祖先,,,,,,经由三倍化,,,,,,形成了21 条染色体的古六倍中心型。。。。。。这种中心型在经由了81次基因破碎和91次基因融合,,,,,,从而形成了现在西瓜这种11条染色体结构。。。。。。
同时,,,,,,研究职员还对20个差别亚种的西瓜举行了重测序,,,,,,包括10个培育的vulgaris亚种(其中有5个东亚型和5个美洲型),,,,,,6个半野生的mucosospermus亚种以及4个lanatus亚种。。。。。。连系这些数据,,,,,,研究职员对西瓜举行了种质遗传多样性评价。。。。。。他们发明,lanatus亚种和其他两个亚种之间保存较大差别,,,,,,而培育的亚种内部差别相对较小,,,,,,尤其是vulgaris亚种美洲型内部之间。。。。。。同时研究还发明mucosospermus亚种是vulgaris亚种的近代祖先。。。。。。
在对其举行的抗病基因研究中,,,,,,研究职员筛选出了三类与抗病相关的基因,,,,,,划分是核苷酸连系位点-亮氨酸重复序列(NBS-LRR)、脂氧合酶(LOX)以及受体样基因家族。。。。。。他们发明许多抗病相关的基因在染色体上富集,,,,,,这批注串联重复可能是抗病基因进化的基础。。。。。。研究还发明大宗的抗病基因在西瓜的驯化历程中缺失,,,,,,同时也支持了抗病能力差是性状定向选择所支付的价钱这种看法。。。。。。
研究职员对黄瓜和西瓜的韧皮汁液和维管制举行了转录组测序,,,,,,发明这两个物种中维管制的基因集基本是一致的,,,,,,但韧皮汁液中仅有50%-60%的转录组数据是一致的。。。。。。GO富集剖析批注,,,,,,韧皮部的基因主要和应激或刺激相关,,,,,,而西瓜中特有的转录因子,,,,,,则与一些大分子的生物合成和卵白质代谢历程相关。。。。。。值得注重的是,,,,,,在西瓜的韧皮部含有118个转录因子,,,,,,而在黄瓜中仅含有46个,,,,,,但两种都有的有32个。。。。。。
西瓜果实的成熟是个重大的历程,,,,,,涉及巨细、颜色、糖分和营养因素等的动态转变。。。。。。研究职员还连系西瓜四个要害生恒久的果肉、果皮RNA-seq数据对其举行研究,,,,,,效果批注,,,,,,在果肉和果皮成熟历程中,,,,,,涉及细胞壁合成、类黄酮代谢以及防御反应等生物学历程的显著转变,,,,,,而类胡萝卜素、己糖和单糖代谢历程的显著转变仅泛起在果肉成熟历程中。。。。。。
华大基因该项目认真人体现:“高质量西瓜基因组图谱的完成为西瓜的研究翻开了新的一页。。。。。。该图谱将增进西瓜抗性、品质等主要农艺性状基因的定位和调控网络的研究,,,,,,为通太过子育种举行西瓜品种改良涤讪基础,,,,,,同时还将增进葫芦科植物的进化研究,,,,,,以及糖分代谢机制等基础生物学研究”