日前，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉所研究員、深圳農(nóng)業(yè)基因組所副所長黃三文領(lǐng)導的國際番茄變異組研究團隊，通過對世界各地的360份番茄種質(zhì)進行重測序分析，構(gòu)建了完整的番茄遺傳變異組圖譜，為揭示番茄的進化歷史、基因挖掘和分子育種奠定了基礎(chǔ)。最新研究成果在線發(fā)表于10月13日的《自然·遺傳學》雜志。
據(jù)介紹，人們食用的大果栽培番茄是由野生番茄馴化而來的，在長期的馴化過程中，野生番茄果實在重量、顏色、形狀等方面發(fā)生了顯著變化。野生番茄果實非常小，重量僅1~2克，而現(xiàn)代栽培番茄的果重是其祖先的100多倍，然而，番茄人工馴化過程一直未有全面研究。此次研究團隊通過群體遺傳學分析，成功揭示了番茄果實變大經(jīng)歷了從醋栗番茄到櫻桃番茄再到大果栽培番茄的兩次進化過程，在此過程中分別有5個和13個果實重量基因受到了人類的定向選擇。
與此同時，研究團隊通過比較不同番茄群體的基因組差異，發(fā)現(xiàn)第5號染色體是決定鮮食番茄和加工番茄差異的主要基因組區(qū)域，此區(qū)域含有多個控制番茄可溶性固形物和果實硬度的基因，這些基因賦予了加工番茄顯著的特征。而通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)了決定粉果果皮顏色的關(guān)鍵變異位點，此位點的變異導致SIMYB12基因啟動子區(qū)域的缺失，進而影響該基因的表達，從而使得成熟的粉果番茄果皮中不能積累類黃酮，這一發(fā)現(xiàn)為培育粉果番茄品種提供了有效的分子育種工具。
另外，針對現(xiàn)代番茄育種中野生種質(zhì)資源被廣泛應用的問題，團隊則通過比較基因組學，準確界定了野生番茄基因組片段在栽培番茄基因組中的位置和長度，從而使進一步拓展番茄育種空間成為可能。而針對番茄在商品化育種中，由于追求高產(chǎn)和耐儲運，品質(zhì)有所下降的問題，在番茄變異組大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，黃三文團隊正和美國科學院院士HarryKlee教授領(lǐng)導的番茄品質(zhì)育種團隊緊密合作，將闡明影響番茄風味的20多種揮發(fā)性物質(zhì)的代謝和積累的機理，為培育更加美味的番茄提供新的工具。
