近日，北京市農林科學院蔬菜研究中心宣布完成了世界首張西瓜基因組序列圖譜繪制與破譯，該研究成果于2012年11月25日在國際學術頂級刊物《自然?遺傳學》（影響因子為35.52）上在線發表。國際西瓜基因組計劃由北京市農林科學院蔬菜研究中心牽頭組織發起，完成了栽培西瓜全基因組的序列分析，獲得了高質量的西瓜基因組序列圖譜，并成功破譯了西瓜遺傳“密碼”。這是中國主導完成的世界第一張西瓜基因組序列圖譜，也是植物基因組領域研究的又一突破性重大成果，標志著我國西瓜基因組學研究取得了國際領先地位。
國際西瓜基因組計劃的順利完成得到了科技部、農業部、北京市科委與農委、國家自然科學基金委和北京自然科學基金委等部門的大力支持，特別是北京市科委建立的“首都育種創新平臺”給予了連續資助。北京市農林科學院蔬菜研究中心主任、國家西甜瓜產業體系首席科學家許勇研究員作為國際西瓜基因組計劃牽頭人，由來自美國康奈爾大學、深圳華大基因研究院、美國加州大學戴維斯分校、法國農業科學院、中國農科院蔬菜花卉所與新疆農科院等16家國內外單位60余名科研人員聯合參與了國際西瓜基因組計劃，先正達與瑞克斯旺公司為本項研究提供資助和相關供試材料。這是國內國際合作與協同創新的經典案例之一。
西瓜作為世界五大水果之一，是全球重要的經濟作物和夏季消暑水果。據聯合國糧農組織統計，中國西瓜年產量占世界的67%，也是全球西瓜人均消費量最大的國家。栽培西瓜遺傳多樣性狹窄是制約西瓜品種改良的主要因素，西瓜基因組序列圖譜繪制完成將使西瓜功能基因組學研究和分子改良育種邁進一個全新的發展階段，將極大拓展了挖掘利用野生種質資源中抗病、抗逆等優異基因的廣度和深度，顯著提高含糖量、瓤色、營養品質等復雜性狀改良的可操作性和新品種的選育效率，對于西瓜品種改良創新和全面提升我國在世界西瓜產業的競爭力具有十分重要的意義。
國際西瓜基因組計劃的科研人員歷經4年多的艱苦努力，采用“全基因組鳥槍法”測序策略，進行雙末端測序，得到總量約為46Ｇ的基因序列數據，獲得了高質量的西瓜基因組序列。拼接后的序列覆蓋83.2％的西瓜基因組，在解碼的西瓜基因組中共鑒定出約23,440個基因，其中96.8% (22,682個)的基因已經精確定位到染色體上。進化分析表明，現代栽培西瓜11對染色體是由21對祖先染色體經過復雜的斷裂和融合過程進化而來，半野生西瓜Citrulluslanatus subsp. mucosospermus是現代栽培西瓜Citrullus lanatus subsp. vulgaris最直接的祖先。從半野生西瓜到現代栽培西瓜的馴化過程中，發現多個基因組區域受到強烈選擇，進而形成了現代栽培西瓜具有的含糖量高、早熟等生物學特征。對20份代表性西瓜重測序獲得了678萬個SNP位點和96萬個InDel位點，為深入開展西瓜生物學研究和改良育種提供了海量的數據基礎。重測序分析表明，大量抗病基因在從野生西瓜到現代栽培西瓜的進化和人工馴化過程中丟失。國際西瓜基因組計劃還開展了西瓜維管束與果實發育轉錄組測序，清晰繪制了西瓜植株信號傳導和調控、果實成熟糖代謝與調控以及瓜氨酸代謝的基因網絡。在此基礎上，獲得了西瓜抗病性（枯萎病、炭疽病、白粉病與病毒病等）和品質等重要農藝性狀的候選基因或基因標記，研究結果能較好地應用到分子標記輔助育種實踐，通過進一步的生物學功能驗證，將為解析西瓜重要性狀的代謝網路調控提供新的理論。
該研究團隊在開展西瓜基因組基礎研究的同時，較好地應用現代分子生物學技術結合常規育種，開展了優異基因資源的創新。篩選確定了西瓜資源與品種分子鑒定的SSR核心引物對，構建了1000多份西瓜資源的DNA指紋庫。篩選鑒定出一批西瓜抗枯萎、病毒、白粉與炭疽病的抗源，建立了多個抗病性與性別及品質性狀的分子標記輔助育種技術體系，大大提高了常規育種的效率，選育出“京欣”系列西瓜品種，成為我國早春保護地早熟栽培的主栽品種，累計推廣種植面積達到829萬畝，創新社會經濟效益60億元，中心西瓜良種產業化規模居全國科研院所前列。
西瓜基因組序列圖譜的完成，如同打開了西瓜生命活動的“黑匣子”。我國的西瓜育種研究將以此為契機，加強分子設計育種技術的創新，并與常規育種緊密配合，為高效培育兼具優質、高產、抗病蟲、抗逆等優良性狀的西瓜新品種提供技術指導。國際西瓜基因組計劃的研究成果對推動我國和世界西瓜育種與生產具有重大意義，同時也為破解葫蘆科作物基因組進化與重要性狀形成的分子機制等理論研究奠定了堅實的基礎。
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