中国科学家领导国际团队构建番茄变异组图谱

由中国农业科学院深圳农业基因组研究所副所长、蔬菜花卉研究所研究员黄三文带领的国际团队构建了番茄变异群体图。通过对360个番茄种质基因组的分析，他们发现了1100多万个单核苷酸多态性标记，重建了番茄驯化育种的基因组史，为番茄生物学研究提供了新的工具，也为番茄全基因组设计和育种奠定了基础。10月13日，最新的研究结果以一篇长论文的形式在线发表在权威学术期刊《自然遗传学》上。论文链接

中国农业科学院研究员黄三文、华中农业大学的杜、叶智标教授和东北农业大学的李景福教授是本文的合著者。项目主持人黄三文研究员长期从事植物基因组学和分子生物学研究，是国际植物基因组学领域最具影响力的专家之一。他的团队分别在2009年和2013年构建了第一个蔬菜作物黄瓜的基因组和突变体图谱，并领导或参与了马铃薯、番茄、卷心菜、西瓜和其他作物的基因组测序。近年来，他发表了7篇关于自然和自然遗传学的论文。杜研究员是农业部“散装蔬菜产业体系”首席科学家。他主要从事番茄重要功能基因挖掘和番茄遗传育种的研究。叶智标教授现任“中国园艺学会番茄分会”主席。他主要从事番茄发育和抗逆性生理的研究。李景福教授是我国著名的蔬菜育种专家。他长期从事番茄育种和种质研究。番茄研究的主要参与者，包括中国科学院遗传与发育生物学研究所、北京基因组研究所、*农业科学院和北京师范大学，以及康奈尔大学、加州大学戴维斯分校、法国农业科学院、以色列耶路撒冷大学、意大利和瑞士也参与了该项目。

西红柿起源于南美洲的印第安山脉。随着人类迁移到中美洲和墨西哥，他们在16世纪逐渐传播到欧洲，并在随后的数百年里传播到世界各地。番茄现在是世界上最大的蔬菜作物，品种繁多，根据粮农组织的统计，总价值为550亿美元。在科学研究中，番茄也是植物遗传、发育和生理研究的重要模式系统。这项研究是继2012年完成番茄基因组测序后的又一项重要成果。研究人员对西红柿进行了更全面和深入的探索。

研究员黄三文说，我们今天吃的大水果西红柿是野生西红柿驯化而来的。野生番茄的果实非常小，只有1-2克重。经过长期人工驯化，现代栽培番茄的果实重量是其祖先的100多倍。然而，番茄果实膨大的人工驯化过程尚未得到全面的研究。通过群体遗传学分析，研究人员发现果实膨大经历了从野生醋栗番茄到樱桃番茄，最后到大果栽培番茄的两步驯化过程，在这两个过程中，人类分别定向选择了5个和13个果实重量基因。

西红柿在世界各地广泛种植。由于不同的消费习惯，有不同类型的差异。本研究应用群体分化分析算法，发现5号染色体是决定鲜番茄和加工番茄差异的主要基因组区域。该区域包含许多控制番茄可溶性固形物和果实硬度的基因，这些基因赋予加工番茄显著的特征。此外，通过全基因组关联研究，发现了一个决定粉红色果皮颜色的关键突变位点。该位点的突变导致SlMYB12基因启动子区的缺失，这进一步影响了该基因的表达，从而防止类黄酮在成熟的粉红色水果番茄果皮中积累。中国北方消费者更喜欢粉红番茄，这为培育粉红番茄品种提供了有效的分子育种工具。

在现代番茄育种中，野生种质资源被广泛利用。通过比较分析，准确确定了野生渗入片段在栽培番茄基因组中的位置和长度。研究发现，番茄的驯化和野生基因的引入导致约25%(200兆)的基因组区域基本固定，这严重限制了番茄的进一步改良。番茄变异群体为打破驯化和引种造成的连锁障碍，进一步提高育种效率提供了知识基础。

黄三文的团队去年完成了黄瓜突变组，发现了中国特色资源西双版纳黄瓜的橙红色果肉基因。这篇论文也发表在《自然遗传学》上。“植物育种的历史是写在基因组上的！突变群的研究为未来育种指明了新的方向。研究员黄三文说。他认为，我们必须抓住新一代基因组测序技术带来的机遇，借助大数据驱动的基因组学研究，努力提高我国蔬菜育种的核心竞争力，促进民族种业的跨越式发展。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所通过组织实施国际番茄基因组计划，为中国园艺行业培养了一支充满战斗力的年轻科研队伍。论文的第一作者林涛和朱光涛都是中国农业科学院蔬菜花卉研究所的博士生。这也是他们在国际学术期刊上发表的第一篇学术论文。

该研究得到了国家“973”计划、国家杰出青年科学基金、国家“863”计划、农业部和中国农业科学院科技创新项目的支持。深圳市*和大鹏新区*也为该项目提供了支持。