2019年11月14日，國際權威學術期刊《自然•通訊（Nature Communications）》在線發表了冬瓜基因組和變異組研究成果，闡明了冬瓜、黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆和南瓜等瓜類作物的基因組演化曆史，並揭示了冬瓜等果實在馴化和育種改良過程中由小變大的分子機製。本研究曆時6年，我院蔬菜所為第一完成單位，協同中國農科院蔬菜花卉所等5個單位的共同努力下完成的。蔬菜所謝大森研究員和中國農科院蔬菜花卉所許願超博士為第一作者，蔬菜所江彪研究員和青島農業大學張忠華教授為通訊作者。
冬瓜、黃瓜、甜瓜、西瓜、葫蘆、南瓜、絲瓜等瓜類作物都屬於葫蘆科，起源於共同的祖先，作為產品器官的果實在形態和風味上表現出豐富的多樣性。本研究首次繪製了冬瓜的基因組精細圖譜，含有2萬7千多個基因，重複序列的大量擴增導致其基因組比其它瓜類作物大2-3倍。通過比較基因組學研究，發現冬瓜是所有已知瓜類作物中保留最多祖先基因狀態的最保守作物，以此推斷出所有瓜類作物起源於一個擁有15條染色體的祖先基因組，經過多次斷裂和融合等事件形成了目前豐富多彩的瓜類作物。
瓜類作物的果實都經曆了由小變大的過程，但冬瓜的馴化曆史尚不清楚，其果實長度可達1米，單果重達60公斤，巨型果實的分子機製也有待解析。在冬瓜基因組精細圖譜的基礎上，本研究分析了146份冬瓜資源，構建了一張包括1600萬個單核苷酸多態性位點（SNPs）的全基因組遺傳變異圖譜，發現冬瓜也起源於印度，果實變大經曆了野生種－地方種－栽培種的兩步進化過程，有上千個基因發現了變化，其中兩個控製冬瓜果實大小的候選基因還在黃瓜、西紅柿等果實發育過程中起重要作用。
本研究不僅為葫蘆科進化和物種形成提供新見解，而且為冬瓜等瓜類作物分子生物學研究和全基因組設計育種奠定基礎，具有重要的科學和應用價值。
該研究得到了國家自然科學基金、廣東省科技計劃等資助。

鏈接：The wax gourd genomes offer insights into the genetic diversity and ancestral cucurbit karyotype （DOI:10.1038/s41467-019-13185-3)