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

  • 黑龙江哈尔滨采冰节启幕 冰城进入采冰季

  • 浙江建德:迎新年乡村赶大集

独家策划

推荐阅读
基于这样的研究背景,柴秀娟团队近日研发出一种数字孪生驱动的智能温室采摘系统,能有效解决现代温室番茄生产密植环境下,机器人采摘效率低、易损伤植株的问题。团队成员郎一宁介绍:“首先,机器人搭载的滑轨式深度相机会沿温室逐行扫描,采集高精度的RGB-D数据。
2025-12-08 09:54
记者从国家数据局获悉,截至9月底,我国已建成高质量数据集总量超500PB(拍字节,计算机存储容量单位);7个数据标注基地引进和培育标注企业362家,标注从业人员达8.5万人,带动数据标注相关产值163亿元。
2025-12-08 09:53
“梦想”号大洋钻探船的母港在广州海洋地质调查局科考码头,出海执行作业任务时需要通过深中大桥。多年来,我们与150余家参研参建单位团结协作、集智创新,攻克了一个个技术难题,建成了这艘具有我国完全自主知识产权、全球领先的大洋钻探船。
2025-12-08 09:52
空中的昆虫堪称地球上最灵活的生物,能精准完成急转弯、急刹车和空中翻转。美国内华达大学里诺分校的航空航天工程师Hoang-Vu Phan指出,这款新设备标志着“微型机器人性能的巨大飞跃”。
2025-12-08 09:51
近日,中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术全国重点实验室研究员姚保利团队在定量相位成像领域取得进展,提出了正交偏振复用剪切干涉技术,并研发出集成化定量相位相机Q-camera。
2025-12-08 09:50
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
加载更多