我科学家揭示瓜类作物演化历史和果实大小新机制

黄瓜、甜瓜、西瓜、葫芦、冬瓜、南瓜、丝瓜等瓜类作物都属于葫芦科，起源于共同的祖先，其产品器官都是果实，但果实的形态和风味丰富多样。这些种类繁多的瓜类作物在基因水平上是如何演化形成的一直是未解之谜。

2019 年11 月14 日，国际学术期刊《自然·通讯（Nature Communications）》在线发表了冬瓜基因组和变异组研究成果，阐明了黄瓜、甜瓜、西瓜、葫芦、冬瓜和南瓜等瓜类作物的基因组演化历史，揭示了冬瓜等果实在驯化和育种改良过程中由小变大的分子机制。该研究不仅为葫芦科进化和物种形成提供了新见解，而且为冬瓜等瓜类作物分子生物学研究和全基因组设计育种奠定了基础，具有重要的科学和应用价值。该研究首次绘制了冬瓜的基因组精细图谱，并据此揭示了瓜类作物的基因演化历史。研究发现，冬瓜含有27 000 多个基因，重复序列的大量扩增导致其基因组比其他瓜类作物大2～3 倍。研究人员通过比较发现，冬瓜是所有已知瓜类作物中保留祖先基因状态最多的最保守的作物，以此推断出所有瓜类作物起源于一个拥有15 条染色体的祖先基因组，经过多次断裂和融合等事件后，形成了目前丰富多彩的瓜类作物。

在冬瓜基因组精细图谱的基础上，该研究又分析了146 份冬瓜资源，构建了一张包括1 600 万个单核苷酸多态性位点（SNPs）的全基因组遗传变异图谱。研究发现，冬瓜起源于印度，果实变大经历了野生种→地方种→栽培种两步进化过程，有上千个基因发生了变化，其中两个控制冬瓜果实大小的候选基因还在黄瓜、番茄等果实发育过程中起到重要作用。

该成果为广东省农业科学院蔬菜研究所、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、青岛农业大学、中国农业科学院深圳农业基因组研究所、华北理工大学、加州大学戴维斯分校等单位共同协作完成，广东省农业科学院蔬菜研究所谢大森研究员和中国农业科学院研究生许愿超博士为第一作者，青岛农业大学园艺学院张忠华教授和广东省农业科学院蔬菜研究所江彪研究员为通讯作者。华北理工大学王希胤团队是本成果的重要合作者。