2018年1月11日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Cell》在線發(fā)表了我校作物遺傳改良國家重點實驗室羅杰教授課題組與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文研究員課題組關(guān)于番茄育種過程中代謝組變化及其遺傳基礎(chǔ)的最新科研進展。
論文以“Rewiringofthefruitmetabolomeintomatobreeding”為題，首次系統(tǒng)的報道了育種過程中，人類的育種行為對番茄代謝組產(chǎn)生的影響。番茄是全世界廣泛種植的蔬菜作物，起源于南美洲的安第斯山地帶，經(jīng)過人類對野生番茄的馴化改良，培育出了觀賞番茄和現(xiàn)代栽培番茄。
為了對番茄育種過程中的代謝變化進行全面解讀，對600余份材料進行代謝組分析，結(jié)果表明從野生番茄到栽培番茄的育種過程中，具有澀味的毒性抗?fàn)I養(yǎng)因子茄堿的含量逐漸降低。進一步的遺傳分析發(fā)現(xiàn)茄堿的自然變異受到5個主要遺傳位點控制，且這些位點在馴化及改良過程中受到強烈選擇。對其中效應(yīng)最大的位點是位于10號染色體上包含P450氧化還原酶、?；D(zhuǎn)移酶和糖基轉(zhuǎn)移酶的一個基因簇進行體外實驗，發(fā)現(xiàn)糖基轉(zhuǎn)移酶（Solyc10g085230）外顯子上發(fā)現(xiàn)一個點突變造成提前終止，顯著降低栽培番茄果實中茄堿物質(zhì)的含量。
通過兩個主效的位點，能夠?qū)⒅饕褖A含量降低80%。栽培番茄在人類馴化選擇過程中發(fā)生了各種各樣的分化，紅粉果實的分化是一種典型的代表。粉色果實因為質(zhì)地松軟、口感細膩而備受消費者所喜愛。研究表明粉果育種是選擇了在轉(zhuǎn)錄因子SlMYB12的啟動子區(qū)域一個導(dǎo)致低水平轉(zhuǎn)錄的變異，從而造成粉果番茄中營養(yǎng)因子類黃酮含量大幅下降。另外，研究還表明番茄育種過程中對果重基因的選擇及野生漸滲片段對代謝組的影響，首次揭示了育種過程中代謝組變化的“搭車效應(yīng)”。
該研究通過多組學(xué)手段對育種過程進行全景式的分析，其大數(shù)據(jù)資源也將促進番茄營養(yǎng)、健康品質(zhì)改良研究。
深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所博士后祝光濤博士和我校博士研究生王守創(chuàng)為論文共同第一作者，黃三文研究員和羅杰教授為論文共同通訊作者。本研究得到了國家杰出青年科學(xué)基金等的資助。
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