通过收获野生物种的基因改善西瓜

七种西瓜具有令人难以置信的普遍性。

国际研究人员的国际团队已经全面了解了所有七种西瓜的基因组，创造了一个可以帮助植物育种者在气候变化时代提高国内果实质量和茁壮成长的能力的资源。

当很多人都想到西瓜时，他们可能会想到柑橘类Lanatus，培养的西瓜用甜美，多汁的红果，享受世界各地的甜点。实际上，西瓜是世界上最流行的水果之一，仅次于番茄 - 许多人认为蔬菜。但是有六种其他野生西瓜，所有这些都有苍白，坚硬和苦味的水果。

研究人员现在已经全面了解了所有七种物种的基因组，创造了一种可以帮助植物育种者发现野生西瓜基因的资源，为害虫，疾病，干旱等艰辛提供抗性，进一步提高水果质量。将这些基因引入培养的西瓜可以产生高质量的甜水，能够在更佩戴的气候中生长，这对气候变化越来越挑战农民来说尤为重要。

“作为过去4000年的人类驯化西瓜，他们选择了红色，甜食，苦涩的水果，”Boyce Thompson Institute和国际努力共同领袖的教师张君飞说。

如11月1日在自然遗传学的论文中所述，研究人员使用两步过程使这些见解。首先，它们创建了一种改进的“参考基因组”的版本，其由植物科学家和育种者使用的植物和育种者从他们的标本中寻找新的和有趣的基因。

栽培西瓜的野生亲属是非常基因的佩延，使它们可能赋予害虫，疾病和生物胁迫等害虫，如干旱和高盐度的耐受性来源。图片来源：兴平张/同步区

“遗憾的是，随着人们制造西瓜更甜，果实失去了抗疾病和其他类型的压力的能力，”飞行者也是康奈尔大学综合植物科学学院的辅助教授。

FEI CO-LED使用叫做'97103'的东亚培养品种的第一个西瓜参考基因组的创建于2013年出版。

“第一个参考基因组使用较旧的短读测序技术进行，”Fei表示。“使用当前的长读测序技术，我们能够创造一个更高质量的基因组，这将是西瓜群落的更好参考。”

然后，该组测序为所有七种物种的414种不同西瓜的基因组。通过将这些基因组与新参考基因组和彼此进行比较，研究人员能够确定不同西瓜物种的进化关系。

“我们分析中的一个主要发现是，一种广泛用于当前育种计划的野生物种，C. Amarus，是一个姐妹种类而不是祖先，就像广泛认为，”Fei说。

实际上，研究人员发现培养的西瓜是通过培育苦味和增加甜味，果实大小和肉颜色而驯化的驯化。通过增加甜味，味道和酥脆的纹理，过去几年的现代品种进一步得到了改善。研究人员还揭示了西瓜基因组的地区，可以开采以继续提高水果质量，例如通过使其更大，更甜美，更脆弱。

在过去的20至30年里，植物育种者用姐妹种类C. Amarus和另外两种野生亲属，C. mucusospermus和C. colocynthis越过栽培西瓜，使甜点西瓜更耐受线虫害虫，干旱和疾病像镰刀枯萎病和粉末状霉菌一样。

使用野生亲属的这些类型的改善是美国农业部农业，农业研究服务部，美国蔬菜实验室，南卡罗来纳州的农业科学系，农业科学遗传学家和西瓜育种者兴奋。Levi是本文的一个合作作者，为研究中使用的许多西瓜提供了遗传物质。

“甜西瓜有一个非常狭窄的遗传基础，”Levi说。“但是野生物种中存在广泛的遗传恒定，这使它们含有含有为害虫和环境压力提供耐受性的基因的潜力。”

Levi计划与BTI合作，发现一些可用于改善甜点西瓜，特别是对于抗病性的这些野生基因。

“西瓜易患许多热带疾病和害虫的影响，其范围预计将继续扩大与气候变化相连，”列维说。“我们想看看我们是否可以恢复在驯化期间失去的一些野生疾病抵抗基因。”

其他共同作者包括来自北京农业和林业科学院和中国农业科学院的研究人员。

该研究部分由美国农业部国家粮食和农业学院专业作物研究倡议（2015-51181-24285）和美国国家科学基金会（IOS-1339287和IOS-1539831）的资金支持。

在同一问题的自然遗传学中，FEI及其同事们还发表了类似的纸张分析1,175个甜瓜，包括哈密瓜和蜜露品种。研究人员发现了208个基因组区域，与果实质量，质量和形态特征有关，这可能对甜瓜育种有用。这两篇论文也是社论的主题，是期刊的新闻和观点文章。

今年早些时候，FEI，Levi和同事发表了“查尔斯顿灰色”西瓜的参考基因组，这是C. Lanatus的原则，为东亚'97103'基因组。