点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

来源:光明网-科普中国2022-10-09 13:53

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告 

  近日,中国农科院蔬菜花卉所王立浩研究团队和程锋研究团队在Molecular Plant (IF: 21.949)发表题为Pepper variome reveals the history and key loci associated with fruit domestication and diversification的合作研究成果。该研究对来自12个辣椒种的347份辣椒种质资源开展重测序,构建了一年生栽培辣椒种的全基因组变异图谱,揭示了其驯化选择和育种改良的历程,同时鉴定了辣椒果实朝向、果形、辣味等重要性状的遗传调控位点及其群体选择特征。研究成果极大地加深了我们对栽培辣椒的传播和类型多样化过程的认识,为辣椒品种的遗传改良提供了有力支撑。

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

  辣椒起源于中南美洲,在全世界范围广泛种植,我国辣椒播种面积和产值均居各类蔬菜首位,具有重要的产业价值。辣椒栽培品种类型极为丰富,但迄今为止辣椒的驯化选择过程和特征、重要性状的遗传基础尚不清楚。

  该研究对347份搜集自全球各地的辣椒种质资源进行重测序和变异分析,构建了包含18,372,022个SNPs和802,875个InDels的辣椒变异组图谱。以遗传变异为基础,结合地理来源、果实类型等特征,将一年生辣椒种群体分为了9个主要群组(图1),分别为:1)野生/祖先群组,包括野生和较原始的材料;2)地方种群组;3)育种改良资源群组;4)和6)为灯笼椒群组;5)不同起源、果形多样的育种品种群组;7)中国西北部和北部辣椒资源群组;8)中国中部辣椒资源群组;9)中国西南部云贵川藏等高海拔地区资源群组。

  通过不同群组的变异和遗传多样性比较,从全基因组水平揭示了辣椒从野生/祖先种、地方品种到类型多样化的现代栽培品种的驯化改良过程(图1)。首次提出辣椒栽培群体的演化经历了两步驯化过程:第1群组果实小,第一步驯化使辣椒果实变长、辣度增加,形成了以地方品种为主的第2组;第二步驯化使辣椒果实进一步变长和变大、果重增加,而辣度则显著降低,形成了育种改良的第3组。辣椒的两步驯化过程伴随不同类型基因集受到强烈的驯化选择。同时,研究揭示了第4和第6组灯笼椒的驯化历史相对较短,首次发现了位于9号和11号染色体上的两个野生基因组片段的关键渗入事件以及辣椒素调控基因Pun1的强烈选择清除与大果灯笼椒(甜椒)的形成密切相关。特别地,研究还发现第9群组在中国辣椒类群中的遗传多样性最高,提示中国西南部可能是辣椒引入较早和来源丰富的地区,具有一定的次级起源或多样化中心的特征。

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

图1 辣椒群组划分和两步驯化改良过程

  基于变异组数据,进一步开展了辣椒群体的GWAS分析,结合遗传定位等研究,首次在植物中鉴定出并验证了控制果实朝向的关键驯化基因Up。Up基因编码一个与生长素运输相关的蛋白,在其基因上游区域存在一个579 bp的结构变异(SV,缺失)。通过转录组、VIGS等实验发现该基因在不同果实朝向材料中的表达差异与其果实朝向完全关联(图2)。且发现该579 bp变异位于一个逆转座子类型(LINE)的重复序列中,结合甲基化实验数据推测其序列的有无影响了转座子沉默抑制的甲基化强度,从而导致了Up基因的表达差异。除此之外,本研究还定位了辣椒果实重要性状相关的多个基因位点,如调控果形的fsi、调控辣味的punv等。

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

图2 决定辣椒果实朝向的Up基因

  基于以上结果,该研究提出了辣椒重要性状关键基因位点主导辣椒栽培种驯化、分化和类型多样化过程的演化模型。针对果实朝向基因Up、果形调控基因fsi、辣味调控基因Pun1和punv等4个基因,以及2个野生渐渗片段的不同的组合驯化选择,是形成大果灯笼椒甜椒和窄果(或长形)辣椒多样化类型的关键遗传基础(图3)。综上,该研究构建了辣椒栽培种群体的变异组数据集,揭示了辣椒果实驯化和多样化过程中的基因组选择特征和关键基因位点,对果形、辣度及果实朝向等重要性状遗传位点及其调控机制的解析为辣椒功能基因组学研究奠定了重要基础,也为辣椒分子育种与遗传改良提供了重要理论依据。

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

图3 影响辣椒果实驯化和多样化的关键事件

  该研究以中国农业科学院蔬菜花卉研究所为第一完成单位,助理研究员曹亚从、张亢、于海龙、陈姝敏和徐东辉研究员为该论文第一作者,程锋研究员、王立浩研究员和意大利国家新技术、能源和可持续经济发展中心Giovanni Giuliano教授为该论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程、大宗蔬菜产业技术体系、国家自然科学基金等项目支持。(张亢)

科普中国智惠农民

学术支持

中国农业科学院蔬菜花卉研究所

制作

光明网科普事业部

记者

宋雅娟 谢芸

辣椒是如何被“驯化”的?请查收这份“呛人”的研究报告

 

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访北京市密云区新农村中学安置点

  • 走进智利港口之城——瓦尔帕莱索

独家策划

推荐阅读
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
加载更多