番茄往事——基因组传学

番茄往事
——基因组学
番茄起源于南美安第斯山脉智利、厄瓜多尔和秘鲁一带
的一种红色果肉的醋栗番茄（Solanum pimpinellifolium）， 经历了两次驯化才变成类似我们现在所熟知的样子。
驯化
第一次驯化
自交不亲和性
第一次驯化
意外的SI的丢失 自交与杂交达到同一水平线
第二次驯化
早期的QTL分析将其定位到番茄第二号染色体上的一个具有多效性的 区间，直到2007年在这个基因才被克隆，发表在了Science，命名为 style2.1。现代番茄柱头无法伸出是因为Style2.1 基因的启动子上游的 调控区域发生了450kb的序列的丢失，导致这个基因无法表达，使得 花柱细胞平均长度变短，表现为柱头变短。
从醋栗番茄到樱桃番茄再到现代栽培番茄的两次驯化过程，在此过程 中分别有5 个和13 个影响果实重量的基因受到了人类的定向选择。
LC——多心室 FAS——心室进一步增加，形状变扁平，大小 OVATE——圆形变椭圆形或倒卵形 SUN——果实伸长
展望
番茄基因组测序工作已经完成，以番茄基因组为基础，目前主要应用在 鉴定和筛选与果实发育及成熟过程相关的数据库、候选基因和生物信息学的 研究，并且作为一个参照基因组指导其他茄科植物的研究。 番茄基因组作为近缘茄科植物的一个参照基因组，在番茄和更多其他植 物中推动了基因家族和同源基因、基因组进化、基因图谱的研究。但也应该 看到国内外的差距。国内对番茄基因组的利用还不够充分，如研究方法不够 灵活、在育种中应用欠缺等，应该借鉴国外先进的研究思路与方法，开发更 多实用的功能基因分子标记；开发利用野生资源，建立番茄的野生资源渐渗 系，加强番茄基因组学在分子育种中的研究与应用，扩大基因组学在分子育 种中的应用规模，提升品种培育的技术与方法，培育具有优质、高产、抗逆 和抗病虫害的番茄新品种，从而推动番茄生产，并进一步推动包括马铃薯、 辣椒和茄子等在内的其它茄科植物的功能基因组研究。
谢谢大家
Figure 1 | Tomato genome topography and synteny.(A,B,C) A, Multi-dimensional topography of tomato chromosome 1.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B, Syntenic relationships in the Solanaceae.COSII-based comparative maps of potato, eggplant, pepper and Nicotiana with respect to the tomato genome. C, Tomato–potato syntenic relationships dot plot of tomato(T) and potato(P) genomic sequences based on collinear blocks.（Sequence alignment of 71 Mb of euchromatic （常染色体） tomato genomic DNA to their potato8 counterparts revealed 8.7% nucleotide divergence. ）
中国农业科学院蔬菜 花卉所研究员黄三文 领导的国际番茄变异 组研究团队对世界各 地的 360 份番茄种质 进行了重测序分析， 构建了完整的番茄遗 传变异组图谱，为揭 示番茄的进化历史、 基因挖掘和分子育种 奠定了基础。最新研 究成果以长篇幅论文 在线发表于 2014 年 10 月 1 3 日 的 《Nature· Genetics （自 然· 遗传学）》杂志。
自交比率占上风
由中国、美国、荷兰、 以色列、日本等 14 个国 家的 300 多位科学家组成 的 “番 茄 基 因组 研 究国 际协作组”，历经 8 年多 的 艰苦 努 力 ，完 成 了对 栽 培番 茄 全 基因 组 的精
细 序列 分 析 ，该 成 果于
2012年5月31日在 《Nature》上以封面文章
的 形 式 发 表 （ To m a t o
Genome Consortium ， 2012）。
此次测序的番茄品种为Solanum lycopersicum ‘Heinz 1706’，解码的番茄基因组中大约鉴定34727个基因，其中 97.4%（33840个）的基因已经精确定位到染色体上。协作 组同时绘制了栽培番茄祖先种野生醋栗番茄（ Solanum pimpinellifolium ）基因组的框架图，通过比较分析发现了 番茄果实进化的基因组基础。 高质量番茄S.lycopersicum‘Heinz 1706’基因组测序 的完成极大地推动了很多领域番茄研究的发展。
作物驯化和育种的历史被记录在基因组。虽然番茄 是模式种植物生物学和育种，自然人的选择，改变其 基因组仍是未知。我们在这里报告一个基于360份番茄 基因组序列的进化分析。我们提供的证据表明，在两 个独立的数量性状位点集驯化改良集中（ QTL ），导 致现代番茄果实比其祖先大100倍。此外，我们发现现 代加工番茄的主要基因签名，确定致病变种赋予粉红 果色和精确的可视化与野生基因渗入相关连锁累赘。 本文概述了取得的成就以及历史选择的成本，提供了 分子的见解对进一步改进。揭秘了番茄由小到大的秘 密。
Figure 2 | The Solanum whole genome triplication. a, Speciation and polyploidization in eudicot lineages. b, On the basis of alignments of multiple tomato genome segments to single grape genome segments, the tomato genome is partitioned into three nonoverlapping‘subgenomes’(T1, T2, T3), each represented by one axis in the three-dimensional plot.