辣椒。■本报练习生 鲁晓航 记者 李晨轻飘飘的果实平日朝下长，鲜艳的辣椒为什么“朝天”长？辣椒为什么走上了一条不同凡响的退化途径？迷信家以为，弄明白辣椒演变中的这些机密，有助于推进辣椒种类的改进。中国农业迷信院蔬菜花草研讨所（以下简称蔬菜所）研讨团队构建了野生辣椒跟种植辣椒的高品质基因组，剖析了辣椒的染色体核型、基因表白调控元件等的演变特点，提醒了转座子驱动的构造变异跟高频渐渗变乱对辣椒主要性状构成的奉献。相干研讨克日以封面文章情势宣布于《天然-动物》。“大发888官方网站基因组学驱动的新发明，对推进辣椒前沿迷信研讨跟育种实际存在主要代价。”中国工程院院士、湖南农业年夜黉舍长邹黉舍说，该研讨为懂得辣椒基因组的基因表白调控变更供给了新视角，对辣椒种质资本创制、分子计划育种等存在主要领导代价。辣椒的利用基本研讨绝对单薄辣椒活着界上普遍莳植，作为主要调味品，存在工业代价。论文独特通信作者、蔬菜所研讨员王破浩告知《中国迷信报》，我国每年辣椒收获面积约133.3万公顷，居海内各种蔬菜莳植面积首位，占天下收获面积的40%阁下。别的，我国也是天下第一年夜辣椒花费国。北起黑龙江，南至海南，天下各地都有辣椒的身影。辣椒的处所种质资本共有2200多份，贸易化种类上千个。“但辣椒的利用基本研讨绝对单薄。”论文独特通信作者、蔬菜所研讨员程锋说，辣椒的基因组超越3Gb，是番茄等罕见茄科作物基因组的3到4倍。如斯宏大的基因组，不只使研讨精神跟本钱年夜幅增添，其庞杂性也极年夜增添了基因组剖析的难度。两年前，研讨团队构建了一年生种植辣椒种的全基因组变异图谱，提醒了其驯化抉择跟育种改进的过程，同时判定了辣椒果实朝向、果形、辣味等主要性状的遗传调控位点及其群体抉择特点。“事先咱们在其余作物上曾经发明转座子对物种分化跟表型多样化存在主要影响。但这一发明须要更多物种数据佐证，并需深刻剖析其施展感化的机制。”程锋说，基因组的扩大重要源于转座子的暴发，辣椒宏大的基因组中含有大批转座子，这或者能为验证上述发明、剖析其机制供给机遇。揭开辣椒出身谜团“种植种每每由野生种驯化而来。辣椒种植种都是12对染色体，但局部野生种有13对染色体，因而有了‘先人之争’——辣椒先人是12对染色体仍是13对染色体。”论文第一作者、蔬菜所研讨员张亢表现，为正确提醒辣椒来源的神秘，他们在研讨资料的抉择上慎之又慎。辣金沙体育app官方入口椒属包括30多个种，此中有5个种植种，剩下的是野生种，遗传多样性丰盛。“当选”的辣椒请求有三：其一，基于后期重测序剖析的成果，找到种植种与野生种之间的亲缘关联，以亲疏远近之分分析能否能够将其作为代表资料；其二，综合已有研讨结果，揣测哪些野生种有可能是5类种植种的先人或存在直接奉献；其三，斟酌研讨资料的性状多样性，性状较为特别的品种更易获选。“‘当选’的辣椒基因组至关主要。”王破浩说，一年生辣椒、灌木辣椒、中国辣椒、下垂辣椒跟茸毛辣椒这5类属于已失掉驯化的种植种，是首选研讨工具。此中，一年生辣椒最为罕见，市场占比90%以上。别的，来源于美洲安第斯山脉地区的约1200万年前分化的远缘野生种C.rhomboideum等5个野生资料也被选为研讨工具。为揭开辣椒的出身谜团，研讨职员对基因组停止具体对照，并发展了体系发育剖析。联合多个茄科基因欧洲杯app排行榜组间的共线性同源片断关联，他们明白了辣椒属先人存在12对染色体，C.rhomboideum的13对染色体是由12对染色体重排而来。上述发明答复了对于辣椒先人染色体数量的成绩。来源的提醒只是开端，辣椒的退化与驯化更值得器重。研讨职员发明差别辣椒基因组中的转座子暴发变乱存在显明差别。转座子又称腾跃因子，是基因组中可自立复制跟移位的基础遗传元件，可能从原基因地位“腾跃”复制至新基因的地位。这些转座子拔出变乱带来了大批的基因组间构造变异。此中，局部中国辣椒资料中调控果实朝向的UP基因的启动子地区呈现缺掉，克制了该基因的表白，使果实朝向从朝下变为朝上。程锋猜想，辣椒先人底本也是果实朝下成长的。但辣椒辣味的构成，使其存在抗病虫性的同时得到了经由过程哺乳植物取食传布种子的道路。但另一个传布道路呈现了——吸引鸟类取食传布种子。转座子带来的构造变异克制了UP基因的表白，使果实朝上成长。朝上成长的娇艳果实更轻易被飞翔的鸟儿留神到。而在人类驯化辣椒的进程中，使其朝下成长能够构成更年夜的果实，从而晋升产量。因而，当不再须要鸟类传布种子后，转座子进一步变异，使UP基因规复表白，从而使果实朝下成长，并被驯化抉择保存上去。“果实朝向变更是转座子参加的天然演变跟人工驯化双重感化的最好表现。”程锋说。别的，他们还发明，茸毛辣椒中把持辣椒红素分解的要害基因CCS编码区呈现了转座子拔出，因而提前停止，使果色由红变黄。程锋以为，这些转座子相干构造变异的发明为懂得辣椒性状多样性的构成供给了主要线索。“要把研讨做得再精致一些”研讨团队还发明，高频渐渗对辣椒遗传跟性状构成有主要意思。这一论断的得出离不开辣椒中心种质的深度重测序。“辣椒中心种质的抉择是一项临时性任务。”王破浩表现，研讨团队自2013年起便努力于筛选存在多样性、代表性的中心种质资本，当选的种质资本可能代表全部资本库中78%阁下的种质。从2200多份中挑选出349份，耗时约4年。随后他们对这些中心种质资本停止了基因组重测序，这为后续研讨打下了主要基本。“当下，咱们须要无比精致、正确地判定每一个资料的变异情形。而之前的测序本钱与技巧程度限度了测序深度跟精度。”张亢跟论文独特第一作者、蔬菜所副研讨员于海龙从349份中心种质中又筛选出存在工业主要性的主干资料，实现了124份辣椒中心种质的深度重测序，构建了辣椒群体的单体型图谱。回溯全部研讨，“精致”一词贯串一直，在投稿环节更是如斯。这一研讨结果最初投稿给《天然-遗传学》。但审稿人以辣椒基因组未能到达从端粒到端粒的极高品质组装程度为由拒稿。固然论文被拒令人扫兴，但他们以为审稿人的看法值得采用，于是持续完美。2024年，研讨团队转投《天然-动物》。为充足应答审稿人的发问，团队成员在每一个收获季都市部署主要资料收获，随时筹备取样、弥补试验。“但2024年的秋日，由于用地缓和咱们没能部署局部主要资料的收获。”张亢说，彼不时间紧急，辣椒后期成长又特殊慢，为处理审稿人提出的成绩，他们翻遍了在-80℃的冰箱中保留的全部样品，终极“凑齐”了所需的冻存样品。所幸每次取样流程都非常标准，DNA品质很高，试验成果合乎预期。“无论是团体研讨进程，仍是投稿阅历，都在提示咱们要把研讨做得再精致一些。”程锋如是说。“这项研讨对冲破辣椒种植种的遗传瓶颈，推进辣椒育种从‘教训驱动’到‘数据驱动’的转型存在主要领导意思。”邹黉舍指出，这项结果跟比年来的系列研讨标明，我国辣椒范畴的原始翻新才能明显加强，标记着我国辣椒迷信研讨到达天下当先程度。相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-025-01905-1