朝天椒的果實(shí)為何向上生長(zhǎng)？甜椒本來(lái)就沒(méi)有辣味嗎？近日，一項(xiàng)新的研究，構(gòu)建了野生和栽培辣椒的高質(zhì)量基因組圖譜，揭開了辣椒性狀演化奧秘。該研究由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所（以下簡(jiǎn)稱“蔬菜花卉所”）科研團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)成果以封面論文形式刊登在《自然·植物》上。
辣椒是我國(guó)播種面積最大的蔬菜作物之一，年種植面積超2000萬(wàn)畝。辣椒屬包含30多個(gè)種，包括廣泛栽培的一年生辣椒等5個(gè)栽培種和眾多野生種，遺傳多樣性豐富，但演化路線尚不明確。
論文通訊作者、蔬菜花卉所研究員程鋒介紹，利用新型測(cè)序技術(shù)，科研人員完成了5個(gè)栽培種及6個(gè)野生種的高質(zhì)量組裝，其中兩個(gè)基因組實(shí)現(xiàn)了“端粒到端粒”的完成圖，從而找到了破解辣椒家族生命演化的密碼。
辣椒祖先有多少染色體？學(xué)界一直沒(méi)有定論。得益于多個(gè)高質(zhì)量基因組圖譜，科研人員通過(guò)重建辣椒屬的祖先模型，明確了其原始核型為12對(duì)染色體。轉(zhuǎn)座子被稱為“基因組活躍分子”，進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，不同辣椒基因組中的轉(zhuǎn)座子爆發(fā)事件有明顯差異。這些轉(zhuǎn)座子引發(fā)了大量的基因組結(jié)構(gòu)變異，直接參與塑造辣椒的多樣性表型。例如，中國(guó)辣椒的果實(shí)主要為朝下，然而，調(diào)控果實(shí)朝向基因的啟動(dòng)子區(qū)域出現(xiàn)了缺失，改變了基因表達(dá)，使得一些辣椒果實(shí)從朝下變?yōu)槌稀?/div>
通過(guò)構(gòu)建完整的辣椒單體型圖譜，科研人員還發(fā)現(xiàn)，一年生辣椒通過(guò)“基因借力”不斷優(yōu)化性狀。比如，通過(guò)與姊妹物種灌木辣椒雜交，豐富了遺傳多樣性；部分甜椒引入中國(guó)辣椒的抗病基因以抵御辣椒輕斑駁病毒；通過(guò)逐步選擇辣味Pun1基因的特定單體型，實(shí)現(xiàn)了從辛辣到甜美的轉(zhuǎn)變。“這些發(fā)現(xiàn)如同繪制了辣椒育種的‘導(dǎo)航圖’，為提升優(yōu)良品種選育效率提供了新思路。”論文共同通訊作者、蔬菜花卉所研究員王立浩說(shuō)。
“這項(xiàng)研究有力展示了我國(guó)辣椒領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力。”辣椒育種專家、中國(guó)工程院院士鄒學(xué)校認(rèn)為，成果對(duì)于推動(dòng)辣椒育種從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)型具有重要指導(dǎo)意義。
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