我科学家揭示黄瓜基因组变异历史

黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜，它源自喜马拉雅山脉南麓，由其野生祖先驯化而来，历经2000余年的传播扩散，遍布世界。那么，这背后的基因组变异历史是怎样的？

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所张圣平科研团队通过构建迄今规模最大、质量最高的黄瓜染色体级泛基因组，回答了这个问题，为黄瓜分子设计育种提供了系统性的基因组工具箱。

张圣平介绍，黄瓜这一跨越南亚热带湿润地区直至东亚与欧亚大陆温带气候的迁徙历程，本质上是一部由基因组变异书写的作物适应性进化史。然而，黄瓜全球传播与适应性进化背后的遗传基础尚不清楚，基因组变异如何调控重要农艺性状更是知之甚少，这制约着黄瓜分子育种的进一步发展。

该研究整合了全球422份黄瓜种质的重测序数据，并将这些种质划分为印度、西双版纳、欧亚和东亚四大地理类群。在此基础上，研究团队选取125份覆盖全球主要黄瓜产区的代表性种质，利用最新的三代测序技术完成了染色体级的基因组组装，结果发现：黄瓜自印度起源地向全球扩散的过程中，遗传多样性逐渐降低，反映出其在适应各地环境时经历了持续的纯化选择压力；与此同时，各地理类群也在这一过程中积累了各自特有的变异。这些变异往往为单一参考基因组所“遗漏”，而泛基因组恰好将其一一还原。据此，团队首次克隆了在黄瓜参考基因组中“隐性丢失”的黑星病抗性基因CsCcu，以及受罕见变异调控的果实长度基因CsSPL1。

本次研究中提出的分析策略与克隆的重要基因，不仅为解析黄瓜复杂性状的遗传基础、加速分子标记开发与精准育种提供了重要支撑，也为其他作物的泛基因组学研究提供了有益借鉴。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价，该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑，兼具重要基础科学价值与育种应用前景。