中国农业科学院蔬菜花卉研究所黄三文等以黄瓜为研究对象,通过破译黄瓜基因密码为突破口,开创了从“基因组到新品种”的新道路,成功地培育了无苦味的美味黄瓜新品种。
第一个蔬菜作物基因组,使我国蔬菜基因组学科实现了从跟跑到领跑的重大跨越。首次利用新一代基因组测序技术,破解了第一个蔬菜作物——黄瓜的基因组遗传密码。黄瓜有23 000多个基因,是开花植物中基因数目最少的。进一步全面揭示了黄瓜的遗传变异,系统阐明了黄瓜的起源和演化过程。证实了黄瓜原产于印度,是当地传统的草药。因为在苦味基因上的改变,变成了大受欢迎的可口蔬菜。黄瓜后来传播到不同地域,形成了3个主要类型:欧亚黄瓜、东亚黄瓜、西双版纳黄瓜。发现东亚黄瓜与印度黄瓜的分离时间是2 000多年前,与张骞出使西域给中国带来这个大众蔬菜的史实相吻合。
黄瓜基因组在蔬菜中是第一个,这个项目的成果带动了其他蔬菜(包括白菜和番茄等)的基因组研究。我国科学家在Nature、Science和Cell等国际顶尖期刊发表10多篇研究论文,推动我国蔬菜基因组学科进入国际领先行列。
从基因组到新品种,基础研究和育种实践的紧密结合。基因组研究推动了黄瓜基因的“掘金时代”。国内外黄瓜育种家,共克隆和定位了50多个农艺性状基因,推动黄瓜育种进入分子设计时代。最有代表性的成果是:本项目发现了控制黄瓜苦味物质合成的9个基因,并发现有两个“开关”基因分别在叶片和果实中控制苦味物质的合成。把果实“开关”关上,不让黄瓜变苦;把叶片“开关”打开,利用叶片苦来抗虫。基于上述发现,培育了‘蔬研’系列新品种,成功解决了华南型黄瓜品种变苦而丧失商品价值的生产难题,累计推广约6.7万hm2(100万亩),创造约80亿元的经济价值,取得了显著的社会效益。