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chene

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[交流] Nature Genetics：黄瓜基因组精细图谱绘制完成

11月1日，《自然—遗传学》（Nature Genetics）杂志在线发表了世界第一个蔬菜作物的基因组测序和分析的重要论文。这是由我国科学家发起和主导的国际黄瓜基因组计划第一阶段所取得的重大成果，对黄瓜和其它瓜类作物的遗传改良、基础生物学研究、以及对植物维管束系统的功能和进化研究将发挥重要的推动作用。黄瓜基因组论文是《自然—遗传学》至今为止发表的为数不多的植物学论文之一。

国际黄瓜基因组计划由中国农业科学院蔬菜花卉研究所于2007年初发起并组织，由深圳华大基因研究院承担基因组测序和组装等技术工作。参与单位包括中国农大、北京师大、美国康乃尔大学、威斯康星大学和加州大学戴维斯分校、荷兰瓦赫宁根大学以及澳大利亚多态性芯片技术中心。这是由我国发起的第一个多边合作的大型植物基因组计划。

黄瓜基因组共有约3.5亿个碱基对。项目采用了新一代测序技术，自主开发了一套全新的序列拼接软件，成功地以较低的成本绘制了黄瓜基因组的精细图。这一套测序策略已经成为了其它植物基因组测序的模式。

在黄瓜基因组中共发现了26,682个基因。项目创建了包含1800个分子标记的高密度遗传图谱，把基因组的20000多个基因定位在染色体上，这给重要经济性状基因的克隆带来了极大的便利。目前已经发现了与黄瓜产量、品质、抗病性等重要农艺性状相关的候选基因300多个，已经克隆了与产量相关的性别决定基因（和上海交大合作）、苦味基因和抗黑星病基因，为这些重要性状的分子育种提供了快捷准确的工具。

黄瓜有7条染色体，而甜瓜有12条染色体。本研究表明：黄瓜7条染色体中的5条是由甜瓜的12条染色体中的10条两两融合而成的，这一发现解决了葫芦科染色体进化上一个多年未解的难题。在基因区域，黄瓜和甜瓜有95%的相似性，和西瓜也有超过90%的相似性。我国瓜类作物的栽培面积在4000万亩以上，黄瓜的基因组序列将推动所有瓜类作物的生物学研究和遗传育种。

植物的维管束系统相当于人体的血管，是植物营养运输和长距离信号传导的主要通道。黄瓜是维管束研究的模式系统。黄瓜基因组研究首次揭示了800个与维管束功能相关的基因，并且发现它们所在的基因家族在低等植物向高等植物进化的过程中得到了扩增。

在基因组测序完成的基础上，国际黄瓜基因组计划进入下一个阶段，将系统地研究黄瓜种质资源的遗传多样性和黄瓜基因表达及调控的特性，将克隆主要的经济性状基因，开发廉价快捷的分子育种工具，推动基因组的研究成果直接应用到优良新品种的培育上。

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