华北型和华南型黄瓜分化形成的遗传基础

Cucumber is the most important vegetable for production in greenhouse in China. The widely used germplasm in China can be mainly divided into Northern China and Southern China types, which show distinct phenotypes and adaption. However, there are few reports about their divergence and the underlying genomic regions or genes. We have revealed the origin, divergence and population structure of the germplasm resources worldwide by re-sequencing the germplasm corset. Many genomic regions and important genes related to the divergence of the specific groups were identified using the method of population genomics. Several genes have been isolated in a short time based on the analysis of population genomics, illustrating the power of genomics. Here, the origin and divergence of Northern China and Southern China cucumbers will be revealed by population genomics. Moreover, the genomic regions and genes related to their divergence and specific traits will be identified, some of which will be validated. The results from this project will not only provide the important resources and information for cloning the trait genes, but also facilitate the mutual use of different germplasm in cucumber breeding.

黄瓜是第一大设施蔬菜作物，我国黄瓜资源主要有华北型和华南型两种类型，二者表型和适应性差异明显，但二者由共同祖先分化形成的历史一直未有定论，控制其差异的关键基因组区域和基因也鲜有报道。申请人所在团队已在基因组水平系统研究了世界主要黄瓜资源的起源、分化和群体结构等群体遗传学特征，鉴定了与不同类群黄瓜形成相关的基因组区域和基因，在利用群体基因组学促进快速克隆基因方面积累了丰富经验。本项目以前期研究为基础，拟借助群体基因组学手段，揭示华北型和华南型黄瓜的起源和演化历史，并结合遗传定位和转录组等分析，鉴定与两类资源形成、特异性状和适应性相关的基因组区域和基因，对其中部分候选基因进行功能验证和分析。本项目成果将为克隆重要农艺性状基因提供重要的资源和信息，也将为不同类型资源在黄瓜育种中的相互利用奠定重要的理论基础。

黄瓜（Cucumis sativus L.）是世界十大蔬菜之一，具有重要的经济和科学研究价值。我国黄瓜种质资源主要分为华北和华南两种生态型，两种生态型在表型和适应性方面存在明显差异。但二者是否由共同祖先分化形成一直未有定论，控制其差异的关键基因组区域和基因也鲜有报道。本项目针对上述两种生态型黄瓜，利用全基因组重测序数据，对两种生态型黄瓜种质的遗传变异进行了系统鉴定，并以此为基础分析了群体遗传结构特征，揭示了华北和华南生态型黄瓜的起源和演化历史，并结合遗传定位和转录组等分析，全面鉴定了与两种生态型黄瓜形成、表型差异和适应性相关的基因组区域和基因。.本项目取得的主要结果如下： .1）构建了华北和华南生态型共计87份黄瓜种质资源的全基因组遗传变异图谱，包括约120万个SNPs和28万个InDels，其中错义突变23136个，移码突变2070个。.2）华南生态型可分为华南生态型1和2两种类型，其中生态型2存在华北生态型黄瓜的基因流。.3）发现华南生态型的分化时间早于华北生态型，并且华南生态型黄瓜可能是华北生态型黄瓜的祖先类型。.4）鉴定出两种生态型黄瓜高度分化的区域191个（总长23.43 Mb），包含基因3007个，并在分化区域内发现果实长度差异相关的候选基因CsBAS1。.5）获得了两种生态型黄瓜果实不同部位和时期的差异表达基因集，并且发现CsCHLM基因与两种生态型黄瓜果皮颜色的差异有关。.本项目研究成果可为两种生态型黄瓜的分化提供新的见解，为克隆黄瓜重要农艺性状基因提供重要资源和信息。