东北农业大学利用大规模群体测序数据揭示甜瓜改良遗传基础及关键信号

东北农业大学栾非时教授团队利用全基因组重测序技术，揭示了297份甜瓜种质资源果实性状进化与改良过程中的关键信号与位点被选择事件，在国际知名植物学期刊《Plant Biotechnology Journal》上在线发表了题为“Resequencing 297 melon accessions reveals the genomic history of improvement and loci related to fruit traits in melon”的研究论文，该研究为甜瓜进化和关键农艺性状改良提供了基因组学理论基础，为进一步开展甜瓜品质育种提供重要基因资源与数据参考。

该团队在已获得的甜瓜短毛亚种（ssp.agrestis，多以薄皮为主）与长毛亚种（ssp.melo，多以厚皮为主）独立驯化研究结果基础上，发现与野生甜瓜相比，同为栽培类型的地方种和改良种在群体结构和进化方面存在明显差异，进一步提出了野生材料—地方种—改良种的甜瓜“Two-step”独立驯化模式。结合全基因组关联分析获得了8个影响果实形状的驯化改良位点；在果肉厚度方面，检测到7个调控果肉厚度的驯化改良位点，甜瓜2个亚种在果实形状和果肉厚度方面受到的选择位点差异较大。ssp.melo亚种的果肉厚度在改良过程中具有更多选择位点，可能是其形成较厚果肉的主要原因。利用全基因组关联分析检测到了调控甜瓜心室数的关键基因CmCLV3，发现该基因也对甜瓜的果实形状形成具有影响。

与野生甜瓜及其他葫芦科作物相比，栽培种甜瓜果实在成熟时具有独特的芳香性气体，从野生甜瓜到地方种的驯化过程，在甜瓜基因组11号染色体上明显受选择区段内检测到调控芳香性气体形成的关键基因CmAATs。利用已经公布的4套甜瓜转录组数据分析后发现，在甜瓜果实发育过程中，随着芳香性气体积累CmAAT1和CmAAT2基因表达量逐渐上升，在无芳香性气体形成的甜瓜材料中，其表达量则明显降低，这2个基因也位于已报道的甜瓜芳香性气体主效QTL区间内。与西瓜、黄瓜、南瓜、葫芦等其他葫芦科作物进行比较基因组学发现，CmAAT1基因仅存在于甜瓜基因组中，这可能是导致甜瓜与其他葫芦科作物芳香性气体积累差异的主要原因。