基因组测序揭示辣椒的进化与驯化 助力品种改良

深圳华大基因研究院与四川农业大学玉米研究所、遵义市农业科学研究院等多家单位共同完成了野生辣椒与栽培辣椒的基因组测序工作，揭示了辣椒的进化与驯化规律。这项科研成果对研究辣椒及茄科基因组的进化提供了非常有价值的遗传信息，并且将有助于建立更加有效的辣椒育种改良方法。相关研究成果已于1月19日发表在美国《国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

辣椒是茄科的一种重要的经济作物，能满足人们辛辣的口味并且具有普遍的药用价值。自从1492年哥伦布从美洲返回及随后的航海探索，辣椒即刻传遍到世界各地，这是由于辣椒能够适应于不同的农业气候，并且被具有不同文化背景的人们快速接受。在2011年，全球辣椒产量达到3810万吨以上，辣椒日益增长的经济价值，使育种专家们一直不断追求改进辣椒质量与产量的新型育种方法，然而调控辣椒果实大小、形状和产量的大部分分子机理至今仍然未知。

为了深入研究辣椒的进化和驯化过程，科研人员分别对野生辣椒(Cannuum var.Glabriusculum），栽培辣椒（C. annuum L.)进行了全基因组测序。他们发现辣椒基因组中包含81%的重复序列，并推测由于辣椒基因组在30万年前通过逆转录因子的大规模快速扩增使得辣椒基因组大小相比其他茄科植物（土豆，番茄）要显著扩大。

人工选择涉及到早期的驯化和现代的集中改良两个育种过程，并且它对拓展栽培辣椒的来源起着至关重要的作用。研究人员通过将野生和栽培辣椒基因组与20种重测序品种进行比对之后，发现了大量的驯化候选基因，这些基因揭示出人工选择的分子印迹。在驯化辣椒的选择区域内有511个基因是与转录调控、压力、防御反应、生长、果实发育相关。另外，在栽培和驯化辣椒之间的形体和生理上的差别也可能与这些驯化的基因有关。

辣椒素主要由二氢辣椒碱组成，能够产生辣椒果实独特的辣味。研究人员在辣椒中发现了51个参与辣椒碱生物合成的基因家族，虽然这些基因家族在西红柿、土豆、拟南芥中也存在同源基因，但这些关键的基因在辣椒中有明显的拷贝数扩增。另外，他们还发现辣椒素背后存在剂量补偿机制，这是一种与辣椒素积累相连的关键因素，可以决定不同品种辣椒的辣度。