Hortic Res | 中国农业大学林涛团队在番茄驯化方面取得重要进展

番茄（Solanum lycopersicum L.）风味独特，富含胡萝卜素、维生素等，营养价值高，是一种非常受欢迎的水果和蔬菜，同时番茄作为世界性的三大贸易蔬菜之一，在全世界范围内都有广泛的种植，其在全球贸易中都占据着非常重要的地位。根据联合国粮农组织的最新统计显示，全世界范围内番茄的年总产值接近1,000亿美元。

番茄最初起源于南美洲的安第斯山脉地区，随着人类迁移至墨西哥等中美洲地区受到早期人类选择，继而传至欧洲，后传播至世界各地。番茄作为一种重要的蔬菜作物，其驯化历史是一个漫长而复杂的过程，人类选择的证据都已经被记录在番茄基因组序列中。前人根据番茄大小将其驯化历史分为了驯化和改良两个阶段。在此背景下，中国农业大学林涛团队详细研究了番茄酚类物质驯化和改良的分子机制，于2022年5月在BMC Biology上发表了题为Genome-wide association study of eigenvectors provides genetic insights into selective breeding for tomato metabolites的文章，该研究在番茄驯化阶段鉴定了一个影响绿原酸等酚类物质含量的关键候选基因SlCGT。该基因不仅会影响番茄果实的口感、风味等品质，同时还会使作物产生一定的抗病性（图1）。

图1 番茄酚类物质关键候选基因SlCGT

在番茄驯化和改良阶段的研究过程中，人们发现部分樱桃番茄（CER）早于人类选择，影响了受人类选择区域的鉴定，同时野生番茄（PIM）到大果栽培番茄（BIG）的选育机制也尚不清楚。

2023年7月，Horticulture Research发表了中国农业大学园艺学院林涛团队题为Genomic basis of selective breeding from the closest wild relative of large-fruited tomato的研究论文，明确了PIM到BIG的基因组学基础。

鉴于樱桃番茄起源的不确定性和驯化的复杂性，该研究直接跨过了樱桃番茄这一中间阶段，利用PIM和BIG两个番茄群体进行了群体基因组学和遗传学分析。结合使用EigenGWAS、π比值和XP-CLR三种方法分别来对番茄PIM和BIG群体（Pseudo驯化阶段）之间的选择信号进行分析，共鉴定了390个Pseudo驯化区间，完善了番茄从小果到大果的驯化历史。果重是受多种因素影响的复杂性状，在本研究中我们对番茄PIM和BIG群体中果重及其相关的农艺性状进行了系统分析，除已知克隆的fw2.2、fw3.2和fw11.3外，还发现了一个与果重相关的微效基因SlLEA，该基因编码胚胎晚期发育蛋白，影响番茄的果实大小。同时，我们发现在大果番茄群体中类黄酮物质含量具有较大差异，利用全基因组关联分析发现6种类黄酮物质均可鉴定到同一个显著关联的信号，进一步确定了一个BES1家族转录因子SlBES1.2，果实瞬时转化试验证明了该转录因子可能通过调节SlMYB12的表达水平来影响类黄酮物质含量，进而导致番茄果实颜色差异（图2）。该研究成果完善了番茄从小果到大果的驯化历史，加深了人们对番茄Pseudo驯化过程中果重相关农艺性状以及代谢物质遗传机制的认识，为番茄从头驯化和未来番茄快速育种提供了清晰的方向和坚实的理论基础。

图2 Pseudo驯化分析及果重相关性状和类黄酮物质的关键候选基因

该论文以中国农业大学为第一完成单位，中国农业大学园艺学院博士生杨俊伟和硕士生刘芸为论文第一作者，林涛教授为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（32072571）和北京市科技创新与服务能力拔尖学科建设项目（CEFF-PXM2019_014207_0032）资助。

作者团队介绍

林涛团队一直致力于番茄等重要蔬菜作物基因组学和重要经济性状相关基因挖掘的研究工作，着力于完善园艺作物中基因组学和转录组学结合挖掘候选基因的数据分析体系，揭示番茄基因组多样性和果实性状演化的遗传学基础，解析番茄果重和品质等重要农艺性状相关基因的分子机制。林涛团队在Cell、Nature Genetics、National Science Review等国际知名期刊上发表10余篇高水平论文，主持和参与国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目多项，获省部级科技奖项2项。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad142

转自：“园艺研究”微信公众号

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