中国科学家NatureGenetics发表基因组研究新成果

　　红彤彤的现代番茄（西红柿）比起最初来自南美洲安第斯山脉区域、豌豆大小的野生祖先要大了近一百倍。为了追踪番茄育种的悠久历史，以及了解人类施加的选择如何改变了番茄的基因组，由来自中国农业科学院、华中农业大学等10多家国内外机构的研究人员组成的一个国际研究小组，对360个番茄品种，其中包括野生型和驯化物种进行了测序。研究结果发布在10月12日的《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

　　中国农业科学院的黄三文(Sanwen Huang)研究员、杜永臣(Yongchen Du)研究员、华中农业大学的叶志彪(Zhibiao Ye)教授和东北农业大学的李景富（Jingfu Li）教授是这篇论文的共同通讯作者。

　　佛罗里达大学园艺科学家Harry Klee（未参与该研究）说：“两年前我们只有一个基因组，而现在我们拥有了300多个！这项研究工作的真正重要之处在于，它为未来的番茄改良奠定了基础。我们现在可以找到与我们想获得的性状相关的一些基因。这对于番茄育种将很快产生巨大的影响。”

　　在这一大规模的研究项目中，研究小组组揭示出了用来制作番茄酱的现代加工番茄的一个重要基因组标签，使得某些番茄品种呈粉红色的一种变异，引入到栽培番茄中的额外的遗传位点，以及番茄基因组的其他一些特征。

　　这项研究是建立在2012年发表在Nature杂志上的第一个番茄基因组基础之上，当时测序的番茄品种是一种叫做Heinz 1706的近交系栽培种。在这项新研究中，研究人员对333个红色番茄品种、10个野生型番茄物种、以及来自世界各地的17个现代商业杂交品种进行了测序。

　　2012年测序项目的参与者黄三文研究员说：“由于育种需要变异作为原材料，因此一个基因组序列是不够的。于是我们决定构建出番茄的一个变异图谱，这将使得育种者能够从整体的角度来认识物种的差异。”

　　加州大学戴维斯分校从事植物进化基因组学研究的Jeffrey Ross-Ibarra（未参与本研究）说：“这是一次深入、详细的分析，为实现更先进的分子育种提供了资源。”

　　育种者一直在努力尝试的一个领域是，在维持番茄味道的同时改善它的一些商业特性。Klee从事的是番茄香精的化学和遗传学研究，其曾揭示出了合成番茄香精复合物一些信号通路、以便为消费者创造出更美味的番茄。近期Klee开始与黄三文展开合作，以阐明人类的选择对于番茄味道的影响。“我想回到100 年前，揭示出可使得现代番茄更加美味的等位基因，给予消费者而非种植者及批发商所想要的。我们想做一次法医学样的分析，弄清楚‘番茄的味道到底发生了什么？’”

　　当前的研究表明，番茄大小这一性状通过了两步过程进化，从小野生番茄到樱桃番茄再到大果实番茄。该研究还揭示了口感新鲜的大番茄品种与加工番茄如 Heinz 1706之间的一些遗传差异。加工番茄更硬，相比于新鲜番茄实果质量更高。研究人员鉴别出了定位在5号染色体上负责这一表型的几个基因，其代表了加工番茄的一个遗传标记。

　　遗传数据显示，在这两轮的人工选择过程中大约14%的基因组经受了选择。第一个驯化阶段中的1%的基因组与第二轮选择过程中的选择位点重叠。“选择基因的这种重叠证实了，在数千年前最初对于驯化极为重要的位点，对于现代番茄育种也将继续发挥重要的作用，”Ross-Ibarra说。Ross -Ibarra近期证实在玉米中也存在类似的现象。

　　人们通过让野生型物种与商业化种植的品种杂交对番茄品种进行了一些改良，由此整合了一些抗病基因。当前的分析结果精确地描绘出了，在抗病育种过程中导入的一些抗性基因以及与额外遗传位点相关的一些分子标记。这些额外的遗传物质有潜力改变栽培番茄，添加一些不必要的特征。Ross-Iberra说：“所有的育种者都会告诉你，显而易见来自野生亲缘物种的许多位点并非驯化番茄所需。有了这一数据，现在育种者可以利用1100万的分子标记以高分辨率来选择出特异的位点。”

　　除了所有这些重要的以及潜在有用的研究发现，Klee说他对于番茄品种间狭小的遗传多样性也感到非常的吃惊。由于番茄高度近交，尽管番茄的化学、形状、大小和颜色之间有着巨大的表型变异，且DNA序列却少有变异。这告诉了我，我们在超市和农贸市场看到的大多数的变异并非是遗传变异，而是表观遗传变异。”