973首席黄瓜遗传研究刊登权威期刊

导读：

最近，中国农科院蔬菜花卉研究所973首席科学家黄三文带领的一项新研究发现，黄瓜的全雌花特性是由一个30kb大小DNA片段的拷贝数增加引起。相关研究结果近期发表于国际著名植物学权威期刊《Plant Cell》。

如果你问一名植物研究人员如何确定黄瓜的性别，他将会告诉你：“这很复杂。”黄瓜是典型的雌雄异花作物，多数黄瓜品种同时有雌花和雄花，只有雌花可发育成果实，在欧洲有些品种为全雌系，整个植株全部开雌花，因此具有较高的增产潜力。黄瓜全雌系产生的性别决定机制一直是国内外研究热点，多个研究团队围绕该问题做了大量探索，但一直未得到十分明确的答案。

最近的一项新研究发现，黄瓜这种不寻常特性是由一个30kb大小DNA片段的拷贝数增加引起。这项研究是由来自中国农科院、康奈尔大学、湖南农科院、山东农科院、上海交通大学、香港大学和比利时根特大学等处的研究人员完成的，近期发表于国际著名植物学权威期刊《Plant Cell》。该研究得到了国家杰出青年科学基金项目、国家优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、科技部973项目及中国农业科学院科技创新工程的资助。

本文通讯作者为中国农科院花卉与蔬菜研究所的黄三文研究员，其早年毕业于中国农业大学，2005年在荷兰瓦赫宁根大学获博士学位，从2005年2月起，担任中国农业科学院蔬菜花卉所生物技术室功能基因课题组组长。2012年获得“国家杰出青年科学基金”资助，入选科技部中青年科技创新领军人才，担任国家“973”项目首席科学家。研究领域包括植物基因组学、蔬菜分子生物学和分子育种研究，共发表SCI论文38篇和学报级论文40余篇，SCI论文累计影响因子280。其中以第一和通讯作者在Nature、Nature Genetics、Plant Journal、Genetics、MPMI等杂志上发表SCI论文17篇。延伸阅读：农科院首席科学家发表最新Science文章。

荷兰育种者利用的是只产生雌性花的“gyneoecious”品种。当生长在营养丰富、无土的温室中时，它们每朵花只结一根黄瓜，产量大大增加，超过了产生两种花型的“雌雄同体”品种。雌花必须与来自雄花的花粉受精，但通过控制性别比，种植者可以大大提高它们的产量。

本成果主要合作者、康奈尔大学副教授费章君（Zhangjun Fei）说，如果你将荷兰的温室生产（利用具有雌花的植物）与中国的温室生产（用雌雄同株植物和正常的农业操作规范）进行比较，荷兰的黄瓜产量约为中国的15倍。他解释说，中国的农民不种全雌性黄瓜，是因为土壤中的营养是不足以使每朵花都结果。

自上世纪60年代以来，虽然研究人员已经知道全雌花植物的遗传原因，但是相关DNA片段的确切位置和序列，一直都是未知的。

在这项研究中，研究人员通过筛选115个不同黄瓜品种的基因组序列，发现了额外的DNA序列。他们寻找的变化称为基因组结构变异——缺失、增加、翻转或复制的基因组大片段。他们利用之前的黄瓜全基因组单碱基变异图谱数据，深入开展了黄瓜结构变异的鉴定和分析，鉴定了26,778个不同结构变异位点，其中一些与黄瓜驯化相关，涉及约1200万个碱基，影响近1700个基因的功能，并揭示了结构变异产生的主要机制，成为将来研究黄瓜基因功能的重要资源，并为充分利用结构变异改良作物，提供了理论基础。

研究人员表示，事实证明，他们所发现的这一特定结构变异，是一段约30000个碱基的重复序列。这段重复序列与全雌性高度相关。对全雌花植物来说，有很大的农业生产潜力。

这项研究是基于黄三文、费章君及其同事的前期工作，在2013年他们合作测定了黄瓜的基因组，并构建了黄瓜全基因组单碱基变异图谱(发表于《Nature Genetics》)，发现了多个黄瓜品种之间的SNPs差异间。

本文来源于：生物通

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