2019年11月1日，北京市农林科学院许勇团队、中国农科院郑州果树所刘文革团队、美国康奈尔大学Boyce Thompson研讨所费章君团队和中国农科院深圳基因组所黄三文团队等协作在世界学术期刊Nature Genetics在线宣布了题为Resequencing of 414 cultivated and wild watermelon accessions identifies selection for fruit quality traits的研讨成果。该研讨使用三代测序技能完成了西瓜种类“97103”新的基因组精密图谱制作，结合414份西瓜二代重测序数据，使用集体基因组剖析及全基因组相关剖析对西瓜的进化、驯化前史进行了解析。武汉未来组承当了该研讨中的PacBio基因组测序、HiC测序、Bionano测序以及PacBio全长转录组测序作业。
西瓜(Citrullus lanatus, 2n=2x=22)是全世界最遍及的生果之一。它起源于非洲，隶属于葫芦科西瓜属，其驯化前史已超越4000年[1]。在绵长的驯化过程中，天然挑选和人类挑选是怎么导致西瓜的表型发作明显性改动，现在还未彻底清楚。
新一代西瓜基因组精密图谱制作
研讨者使用PacBio测序渠道对西瓜种类“97103”进行长读长测序，结合Bionano光学图谱与Hi-C染色体构象捕获技能，完成了全新一代西瓜基因组高质量精密图谱制作。终究基因组拼装巨细365.1 Mb，scaffold N50为21.9Mb，其间31个scaffold构成了基因组巨细为362.7Mb的11条染色体，掩盖了西瓜基因组拼装巨细的99.3%，是迄今为止最高质量的西瓜基因组序列图谱。
西瓜属的基因组变异图谱与体系发育
图1 来源于西瓜属7个种的414个样品重测序的体系发育联系和集体结构组成。
随后研讨者对掩盖世界上现存西瓜属悉数7个种的414份代表性种质资源进行了二代基因组重测序，每个样本的均匀测序深度为14.5x，共判定取得19,725,853个SNP变异位点。经过集体结构剖析，在基因组水平上证明了非洲苏丹区域的两个西瓜资源与高糖培养西瓜的先人遗传联系最近。一起发现黏籽西瓜（C. mucosospermus）是距现代培养西瓜（C. lanatus）亲缘联系最近的种群且具有一起的先人。基因漂移等依据标明，饲用西瓜（C. amarus）与这两个种群之间或许存在独立进化，初次从全基因组层面清晰了西瓜属现有7个种之间的进化联系。
西瓜属全基因组相关剖析（GWAS）
图2 西瓜果实质量性状全基因组相关性剖析
接着研讨者经过西瓜全基因组相关剖析，判定取得了与果实含糖量、瓤色、果实形状和种子色彩等多个与果实质量性状相相关的43个信号位点，其间有8个位点与已知QTL重合，进一步缩小了定位区间，为候选基因的精密定位和功用验证供给了名贵头绪。在果实含糖量中最强的信号位点和已知QTLQBRX2-1重合，并在10号染色体上额定发现2个和果实含糖量高度相关的区域（图2 a，b）。在瓤色中2个显着的信号位点分别在2号染色体和4号染色体上，且4号染色体上的位点与已知QTLFC4.1重合（图2c）。在果实形状上有14个相关信号位点，和已知的3个QTL重合（Qfsi3、FSI3.1和FSI3.2）（图2d）。在果皮色彩和斑纹上发现了染色体4、6和8号染色体上各有1个信号，分别为Dgo、S和D（图2e，f）。在种子色彩上发现了13个相关信号位点，其间坐落3号染色体上最强的信号与已知QTLqrc-c8-1重合（图2g）。
西瓜果实质量性状进化和驯化
图3 西瓜全基因组的挑选区域
最终研讨者经过进化和驯化剖析，体系解析了野生西瓜到培养西瓜的基因组驯化前史，判定取得了果实巨细、果肉含糖量、苦味、瓤色、质地、风味等重要质量性状的挑选区域及候选基因，与西瓜物种天然分解阶段比较，质量驯化改进阶段受挑选基因数量明显添加，总共有620个基因独立参加了甜西瓜的改进阶段。此外，作者还发现了人类使用野生西瓜种质进行抗性改进的基因组进入痕迹，为后续培养作物的改进打下根底。
小结
图4 西瓜物种与质量性状进化分子机制形式图
本研讨选用长读长测序+Bionano光学图谱+Hi-C战略完成了迄今为止最高质量的西瓜基因组精密图谱制作，在此根底上经过对414个现存西瓜种类使用二代基因组重测序剖析，提醒了人类及动物活动在西瓜质量构成进化中的及其重要的效果，为西瓜功用基因深入研讨及优异基因资源的使用供给了重要数据支撑和理论根底，具有重要实践含义和科学价值。
参考文献：
1.Paris, H. S. Origin and emergence of the sweet dessert watermelon, Citrullus lanatus. An. Bot. 116, 133–148 (2015).
2. Guo, S. G. et al.Resequencing of 414 cultivated and wild watermelon accessions identifiesselection for fruit quality traits. Nat. Genet.51,161-1623 (2019).
