南京農(nóng)業(yè)大學(xué)在甜瓜屬基因組研究中取得新進(jìn)展

酸黃瓜為黃瓜的野生近緣種，主要分布于中國云南、泰國、緬甸、孟加拉國和印度東北部，具有耐低溫弱光、高抗霜霉病、抗根結(jié)線蟲等優(yōu)良性狀。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)陳勁楓教授于1997年在云南發(fā)現(xiàn)并采集到酸黃瓜，通過胚胎拯救和染色體加倍等技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了酸黃瓜和栽培黃瓜的種間雜交，創(chuàng)制出世界上首例甜瓜屬種間雜種，進(jìn)一步通過回交轉(zhuǎn)育和系統(tǒng)篩選，創(chuàng)制了附加系、漸滲系等一系列特異種質(zhì)，開創(chuàng)了野生資源用于栽培黃瓜品種改良的先河。

陳勁楓教授團(tuán)隊(duì)研究完成了酸黃瓜染色體水平的基因組組裝，不僅豐富了甜瓜屬物種進(jìn)化研究的數(shù)據(jù)資源，也為黃瓜的種間雜交漸滲育種和野生優(yōu)異基因的發(fā)掘提供了重要支撐。該研究以酸黃瓜高代自交系為材料，對其進(jìn)行高通量測序、基因組組裝和注釋，最終得到289 Mb基因組序列，其Contig N50為221 kb，Scaffold N50為14 Mb，注釋共得到23 864個(gè)蛋白編碼基因。酸黃瓜基因組GC含量為33.12%，重復(fù)序列含量為48.7%，其中LTR類型的重復(fù)序列含量最高，占基因組的19.64%。全基因組比較分析表明，黃瓜和酸黃瓜的核酸和蛋白序列平均相似度高于酸黃瓜和甜瓜，進(jìn)一步利用304個(gè)單拷貝基因構(gòu)建進(jìn)化樹，發(fā)現(xiàn)與甜瓜相比，酸黃瓜和黃瓜的親緣關(guān)系更近，在全基因組水平證明了3者之間的進(jìn)化關(guān)系。比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與同屬的黃瓜和甜瓜相比，酸黃瓜中NBS類抗病基因家族顯著擴(kuò)張，同時(shí)與抗性相關(guān)的正選擇基因也顯著富集，初步揭示了酸黃瓜抗性的分子基礎(chǔ)。酸黃瓜全基因組的解析對于后續(xù)全面分析其優(yōu)異基因并用于栽培黃瓜的漸滲育種具有非常重要的價(jià)值。

相關(guān)研究成果于2021年3月4日在線發(fā)表在《Horticulture Research》上。