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冬瓜原来也“瘦”过 从鸡蛋大小逐渐育种改良到这么大

2019-11-29 13:50:26来源:新京报作者:周怀宗编辑:bianji2
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  黄瓜、甜瓜、西瓜、冬瓜、南瓜、葫芦等,都是葫芦科植物。在百万年为单位的演化历程中,逐渐分化成了不同的物种,在经过人类的驯化、选育,才成为了今天的模样。
  这些来自同一个祖先的植物,究竟经历了什么,才变成了如今形状不同、口味不同,甚至用途也不同的作物呢?近日,国际权威学术期刊《自然通讯》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。

  葫芦科共有的基因组加倍事件。受访者供图
  瓜类作物基因组演化史
  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27000多个基因,重复序列的大量扩增导致基因组比其他瓜类作物大2至3倍。同时,通过比较,研究人员还发现,冬瓜是所有已知瓜类作物中保留祖先基因状态最多的作物。许愿超介绍说,“在植物的演化中,会不断出现染色体断裂、融合的现象,并由此产生各种丰富多彩的新物种。然而,研究发现,冬瓜在演化中,染色体断裂、融合的现象最少,所以它保留了最多祖先的染色体。”以冬瓜基因组为参考,通过比较基因组学的方法,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。
  冬瓜果实从小变大的原因
  瓜类作物的果实发育都经历了由小变大的过程,“实际上,野生冬瓜果实非常小,长度小于10厘米,只有鸡蛋大小。而大多数冬瓜品种果实巨大,长度可以达到1米,重量达到50斤左右。”论文第一作者,中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士许愿超告诉新京报记者。该研究在冬瓜基因组精细图谱的基础上,又分析了146份冬瓜资源,构建了全基因组遗传变异图谱,解释了冬瓜由小变大的秘密。
  研究发现,冬瓜起源于印度,果实变大经历了两步进化过程,第一步是从野生种到地方种,地方种主要在云南西双版纳地区;第二步是从地方种到栽培种,更大更长,并且人类对冬瓜进行了人为选择,栽培种分为有腊粉和无腊粉的两种,后者就是常说的黑皮冬瓜。在驯化过程中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、西红柿等果实发育过程中起到重要作用。
  葫芦科植物中,西瓜、甜瓜等味道甜美,是鲜食的佳品,但冬瓜、南瓜等,却要加工后才好吃?为什么会出现这样的区别?
  许愿超认为,这可能和人类的选择有关,“野生的葫芦科植物,都是不能吃的,有的还特别苦。在人类驯化和培育的过程中,可能会偶然发现,某一个变得好吃了,就把它留下来,不断培育,使它越来越好吃。还有一些可能不那么好吃,但加工后也能吃,也留下了下来,加以培育。所以,人类的需求不同、选择不同,决定了它们的进化方向也不同”。

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