對(duì)于一些人來(lái)說(shuō)，南瓜會(huì)帶來(lái)雕刻的萬(wàn)圣節(jié)裝飾品，但對(duì)于世界上許多人來(lái)說(shuō)，這些葫蘆提供了營(yíng)養(yǎng)。博伊斯湯普森研究所(BTI)和北京蔬菜國(guó)家工程研究中心的科學(xué)家們對(duì)兩種重要的南瓜種群 - 南瓜(Cucurbita maxima)和南瓜(Cucurbita moschata)的基因組進(jìn)行了測(cè)序。完成的基因組出現(xiàn)在10月份的“ 分子植物”雜志上，該雜志突出了其封面上的工作。“南瓜在許多發(fā)展中國(guó)家被用作主食，并在全世界范圍內(nèi)用于烹飪和觀賞用途，”BTI副教授，康奈爾植物病理學(xué)兼職副教授，該論文的高級(jí)作者張軍飛說(shuō)。 。世界上超過(guò)三分之二的南瓜，南瓜和葫蘆僅在亞洲生產(chǎn)。

研究人員對(duì)這兩種不同的南瓜種進(jìn)行了測(cè)序，以更好地了解它們對(duì)比的理想特性：南瓜(Cucurbita moschata)因其對(duì)疾病和其他壓力(如極端溫度)的抗性而聞名，而C. maxima以其果實(shí)品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)而聞名。

此外，這兩種物種的混合物，稱(chēng)為“Shintosa”，具有比C. moschata更大的脅迫耐受性，并且經(jīng)常被用作其他葫蘆科作物的砧木，例如西瓜，黃瓜和甜瓜。種植者將從其根部切下南瓜幼苗，并將其他葫蘆的莖與其融合，從而使它們具有強(qiáng)壯，抗性的根。

一旦破譯，基因組序列是進(jìn)一步科學(xué)研究和培育南瓜作物的重要資源。通過(guò)分析基因組，研究人員將能夠識(shí)別與南瓜所需特征相關(guān)的許多基因，并更好地了解“Shintosa”雜種的極端表型背后的遺傳學(xué)。

“高質(zhì)量的南瓜基因組序列將導(dǎo)致更有效地解剖重要農(nóng)藝性狀的遺傳，從而加速南瓜改良的繁殖過(guò)程，”費(fèi)說(shuō)。

在葫蘆科世界，這意味著更快地抵抗諸如枯萎病或白粉病等疾病的繁殖 - 白色薄膜很多園丁可能會(huì)發(fā)現(xiàn)殺死他們的南瓜葉，或增加類(lèi)胡蘿卜素的產(chǎn)生 - 與眼睛健康相關(guān)的橙色色素，以及其他好處。

雖然基因組測(cè)序的最終目標(biāo)是能夠?qū)⑻囟ɑ蚺c其控制的性狀聯(lián)系起來(lái)，但南瓜測(cè)序結(jié)果也揭示了南瓜屬物種的有趣進(jìn)化歷史。

與西瓜11或黃瓜7相比，南瓜具有20對(duì)染色體的大型基因組。這是南瓜基因組很久以前擴(kuò)展的第一條線索。通過(guò)比較Curcurbita基因組序列與其他瓜類(lèi)的基因組序列，研究人員發(fā)現(xiàn)南瓜基因組實(shí)際上是兩個(gè)古老基因組的組合，使其成為古四倍體。

雖然今天南瓜被認(rèn)為是二倍體，意味著它每個(gè)染色體只有兩個(gè)拷貝，但基因組序列分析顯示，在3到2億年前，兩種不同的祖先物種將它們的基因組結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生同源四倍體 - 一種新的物種。每個(gè)染色體的四個(gè)(四)拷貝，來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的(allo-)物種。

通常在形成異源四倍體后，基因組將經(jīng)歷縮小和基因丟失，最終將新物種轉(zhuǎn)化回二倍體。有時(shí)，其中一個(gè)有貢獻(xiàn)的基因組將主導(dǎo)其他基因組以保留更多基因，這種現(xiàn)象在玉米和棉花中觀察到。

有趣的是，對(duì)于南瓜而言并非如此。古老的南瓜同源四倍體從兩個(gè)貢獻(xiàn)的二倍體中隨機(jī)丟失了其重復(fù)的基因。此外，祖先的染色體基本保持完整，留下現(xiàn)代南瓜有兩個(gè)亞基因組代表古代物種，這些物種對(duì)古四倍體有貢獻(xiàn)。

“我們很高興地發(fā)現(xiàn)南瓜目前的兩個(gè)亞基因組在很大程度上維持了兩個(gè)祖先的染色體結(jié)構(gòu)，盡管至少有三百萬(wàn)年共享相同的細(xì)胞核，”該論文的第一作者和BTI博士后的吳珊說(shuō)。

下次你雕刻南瓜時(shí)，花一點(diǎn)時(shí)間思考它到達(dá)這里的好奇的進(jìn)化路徑，以及現(xiàn)在擁有基因組序列的育種者將如何更好地改善南瓜以幫助養(yǎng)活全世界數(shù)百萬(wàn)人。

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