番茄由小到大的秘密——番茄基因组学研究又一重要成果

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番茄由小到大的秘密
——番茄基因组学研究又一重要成果

中国农业科学院蔬菜花卉所研究员黄三文领导的国际番茄变异组研究团队对世界各地的360份番茄种质进行了重测序分析，构建了完整的番茄遗传变异组图谱，为揭示番茄的进化历史、基因挖掘和分子育种奠定了基础。最新研究成果以长篇幅论文在线发表于2014年10月13日的《Nature Genetics（自然·遗传学）》杂志。该研究是中国农业科学院蔬菜花卉研究所功能基因组创新团队近年来在《Nature》、《Nature Genetics》、《PNAS》、《PLoS Genetics》等刊物上发表多篇研究论文后，又一次在国际知名杂志发表的重要研究成果。

如今食用的大果栽培番茄是由野生番茄驯化而来的。在长期的驯化过程中，野生番茄果实在质量、颜色、形状等方面发生了显著变化。野生番茄果实非常小，单果质量仅1～2 g，而现代栽培番茄的单果质量是其祖先的100多倍。然而，番茄人工驯化过程一直未有全面研究。通过群体遗传学分析，该研究揭示了番茄果实变大经历了从醋栗番茄到樱桃番茄再到大果栽培番茄的两次进化过程，在此过程中分别有5个和13个果实质量基因受到了人类的定向选择。我们所熟知的圣女果的学名是樱桃番茄，并不是通过转基因获得，而是番茄进化的中间阶段。

研究团队通过比较不同番茄群体的基因组差异，发现第5号染色体是决定鲜食番茄和加工番茄（主要用于生产番茄酱）差异的主要基因组区域，此区域含有多个控制番茄可溶性固形物含量和果实硬度的基因，这些基因赋予了加工番茄显著的特征。此外，通过全基因组关联分析，发现了决定粉果果皮颜色的关键变异位点，此位点的变异导致SlMYB12基因启动子区域的缺失，进而影响该基因的表达，从而使得成熟的粉果番茄果皮中不能积累类黄酮。我国北方消费者偏好粉果番茄，这一发现为培育粉果番茄品种提供了有效的分子育种工具。在现代番茄育种中，野生种质资源被广泛地应用。通过比较基因组学，研究团队准确地界定了野生番茄基因组片段在栽培番茄基因组中的位置和长度。分析发现，番茄的驯化和野生资源的利用共导致了约25%（约2亿个碱基）的基因组区域被固定，这严重限制了番茄的进一步改良。有了变异组提供的1 100多万个分子标记，今后育种有可能突破这一限制，进一步拓展番茄育种的空间。

在番茄商品化育种中，由于强调追求高产和耐储运等商业品质，番茄风味品质下降了，消费者抱怨番茄的味道越来越淡了。在番茄变异组大数据的基础上，黄三文团队正和美国科学院院士Harry Klee 教授领导的番茄品质育种团队紧密合作，将阐明影响番茄风味的20多种挥发性物质的代谢和积累的机理，为培育更加美味的番茄提供新的工具。

李颖（中国农业科学院蔬菜花卉研究所）