黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、冬瓜、南瓜、絲瓜等瓜類作物都屬于葫蘆科，起源于共同的祖先，其産品器官都是果實，但果實的形态和風味豐富多樣，冬瓜的果實長度甚至可長達1米之多。這些種類繁多的瓜類作物在基因水平上是如何演化形成的，一直是科學上的未解之謎。11月14日，國際權威學術期刊《自然•通訊（Nature Communications）》在線發表了冬瓜基因組和變異組研究成果，闡明了黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、冬瓜和南瓜等瓜類作物的基因組演化曆史，揭示了冬瓜等果實在馴化和育種改良過程中由小變大的分子機制。該研究不僅為葫蘆科進化和物種形成提供了新見解，而且為冬瓜等瓜類作物分子生物學研究和全基因組設計育種奠定了基礎，具有重要的科學和應用價值。該成果由多個單位共同協作完成，青島農業大學園藝學院張忠華教授為論文通訊作者，負責整個項目的構思、設計和組織。

　　該研究首次繪制了冬瓜的基因組精細圖譜，并據此揭示了瓜類作物的基因演化曆史。研究發現，冬瓜含有2萬7千多個基因，重複序列的大量擴增導緻其基因組比其它瓜類作物大2-3倍。研究人員通過比較發現，冬瓜是所有已知瓜類作物中保留祖先基因狀态最多的最保守的作物，以此推斷出所有瓜類作物起源于一個擁有15條染色體的祖先基因組，經過多次斷裂和融合等事件後，形成了目前豐富多彩的瓜類作物。

　　冬瓜分化和馴化曆史

　　瓜類作物的果實都經曆了由小變大的過程。本月2日，國際權威期刊《自然•遺傳學（Nature Genetics）》分别報道了甜瓜和西瓜的馴化曆史和果實品質的分子機制（張忠華教授為共同第一作者），但冬瓜的馴化曆史尚未揭示，冬瓜巨型果實的分子機制也有待解析。在冬瓜基因組精細圖譜的基礎上，本研究又分析了146份冬瓜資源，構建了一張包括1600萬個單核苷酸多态性位點（SNPs）的全基因組遺傳變異圖譜。研究發現，冬瓜起源于印度，果實變大經曆了野生種－地方種－栽培種兩步進化過程，有上千個基因發生了變化，其中兩個控制冬瓜果實大小的候選基因還在黃瓜、西紅柿等果實發育過程中起到重要作用。

　　瓜類作物基因組演化

　　該成果由廣東省農業科學院蔬菜所、中國農業科學院蔬菜花卉研究所、青島農業大學、中國農業科學院深圳農業基因組研究所、華北理工大學、加州大學戴維斯分校等單位共同協作完成。青島農業大學園藝學院張忠華教授是該論文最後通訊作者，此前，張忠華教授作為（共同）第一或通訊作者破譯了第一個瓜類作物-黃瓜的基因組密碼(Nature Genetics，2009；GigaScience, 2019)，解析了黃瓜的馴化曆史和多樣性遺傳機制(Nature Genetics，2013)，揭示了甜瓜的馴化曆史和果實品質的分子機制(Nature Genetics，2019),闡明了黃瓜全部開雌花的遺傳機理(Plant Cell，2015)，并為黃瓜苦味物質合成和調控機理解析提供了關鍵基因(Science，2014)，這些工作為推動瓜類作物研究進入組學時代和全基因組分子設計育種奠定了基礎。研究得到國家自然科學基金、廣東省科技計劃、國家重點研發計劃、泰山學者計劃等資助。

　　文章鍊接：The wax gourd genomes offer insights into the genetic diversity and ancestral cucurbit karyotype （https://doi.org/10.1038/s41467-019-13185-3)