植物基因组的变化能够充分体现人类对其驯化的历史过程。番茄是植物生物学和果实发育研究的重要模式物种之一,但是人类长期驯化对番茄基因组的影响仍是未知的。本研究通过对收集于世界各地360份番茄变异组的深入分析,鉴定了1160多万个SNPs变异位点,获得了该作物最全面的遗传变异图谱。基于番茄系统发生树的构建和群体结构分析,发现番茄群体分为3个亚群,即醋栗番茄、樱桃番茄和普通栽培番茄,提出了醋栗番茄经过樱桃番茄最终驯化为大果栽培番茄的两步驯化(Domestication and Improvement)理论。通过番茄遗传多样性分析,发现了5个单果质量QTL属于驯化阶段选择基因,1 3个单果质量QTL属于改良阶段选择基因。通过加工番茄和鲜食番茄的群体分化分析,发现了含有控制可溶性固形物和果实硬度的QTLs位点。利用全基因组关联分析(GWAS),鉴定了控制番茄果皮颜色的关键变异位点,为番茄品质育种提供了基因组数据支撑。现代育种中野生抗病基因被广泛应用到栽培番茄中,研究发现R基因的利用导致了大片段的外源渗入(例如:Tm-2,Chr.9,≈50 Mb),导致了严重的连锁累赘。全面分析了番茄的群体结构、遗传多样性、基因组进化历程和群体分化等最基本的生物学命题,提出栽培番茄是经过驯化和改良两个历史过程形成,为番茄生物学研究、基因克隆及遗传改良等提供理论指导。
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