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

  • 山东青岛:地铁盾构施工 双线“零沉降”贯通

  • 江苏南京:秦淮灯会璀璨夜

独家策划

推荐阅读
扎实推进科普智库各项建设工作,为实现2035年“终结结核病流行”目标注入强劲的思想动力与坚实的行动支撑。
2026-01-22 18:44
国家能源局21日发布的数据显示,截至2025年12月底,我国电动汽车充电设施数量达2009.2万个,突破2000万大关。方案提出,到2027年底,将在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2026-01-22 09:31
正因如此,团队创新性转向了模拟计算这一新兴赛道,成功研制出基于阻变存储器的非负矩阵分解模拟计算求解器。“这项工作为非负矩阵分解这类约束优化问题的实时求解开辟了新路径,展现了模拟计算处理现实复杂数据的巨大潜力。
2026-01-22 09:28
对于成千上万的心脏病患者来说,植入心脏起搏器是维持生命节律的重要方式。该起搏器设计极度微型化,生物相容性优异,可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大大降低了手术创伤。
2026-01-22 09:27
这是一种生物分子磁敏感荧光蛋白(MFP),能与磁场和无线电波相互作用,其特性正源于蛋白质内部的量子力学效应。研究团队首先开发出一种原型成像仪器,能够利用类似磁共振成像(MRI)的原理,对经过人工改造的蛋白质进行体内定位。
2026-01-22 09:44
20日,海南省脑空间信息学与脑机接口技术创新中心揭牌。据了解,海南大学近年来在全脑成像技术研发、脑图谱绘制等领域取得多项重大突破,并成功研发了高通量低功耗采集及刺激芯片、高自由度神经刺激芯片等多款脑机接口专用芯片,还构建了神经系统疾病灵长类动物模型研发技术体系,为脑科学基础与转化研究、脑机接口技术发展提供了技术支撑。
2026-01-22 09:30
光明日报北京1月21日电 记者王美莹、通讯员丁艳青从中国地震局获悉,近日,我国地震行业首个国家级与省级联动的网络安全管理平台正式建成并投入使用。目前,该平台已投入业务运行,显著提升了全国地震行业网络安全的整体防护水平,为业务平稳运行提供了坚实保障。
2026-01-22 09:29
随着中国第42次南极考察队队员陈龙耀从东南极西福尔丘陵地区裸露的岩壁敲下第一块岩石样本,中山站度夏地质考察工作正式启动。
2026-01-21 09:08
这套“地震断层模拟试验装置”由中国工程院院士、中国地震局工程力学研究所名誉所长谢礼立领衔的团队历时4年攻关研制完成,已成功通过验收。
2026-01-21 09:02
长期以来,半导体面临一个难题:我们知道下一代材料的性能会更好,却往往不知道如何将它制造出来。这项材料工艺革新解决了从第三代到第四代半导体都面临的共性散热难题,为后续的性能爆发奠定了关键基础。
2026-01-21 09:01
该团队通过对比研究嫦娥六号月球背面样品与嫦娥五号月球正面样品,发现嫦娥六号样品中的碳结构具有更明显的缺陷特征,这可能与月球背面经历的更强烈的微陨石撞击历史有关。
2026-01-21 09:00
近日,在国新办举行的新闻发布会上,海关总署相关负责人介绍,2025年中国高技术产品出口增长13.2%,工业机器人出口增长48.7%,并首次超过进口,我国成为工业机器人净出口国。
2026-01-21 08:56
2025年C919安全载客超过400万人次,而且今年又新开了广州往返南京的航线。
2026-01-20 07:00
工业和信息化部、国家发展改革委等五部门日前联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》。
2026-01-20 03:25
工业和信息化部日前印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,将科技型中小企业纳入优质中小企业梯度培育范围。办法自2026年4月1日起实施。
2026-01-20 03:20
近日,工业和信息化部印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,扩大了培育基础,首次将科技型中小企业纳入梯度培育范围。
2026-01-20 09:03
中国科学技术大学马骋教授针对全固态锂电池在循环时因需要维持良好界面接触而过于依赖外部压力、难以实际应用的问题,提出了一种低成本、较为适合商业化的解决方案。
2026-01-20 09:02
离子注入机是半导体制造关键设备,尤其是高能氢离子注入机研发难度大、技术壁垒高,我国长期依赖进口。
2026-01-20 09:02
对于行业的未来,赵同阳充满期待:“人形机器人行业未来也会出现几家顶级企业,我希望提起机器人,人们首先想到的是中国。
2026-01-20 08:57
当日9时34分,神舟二十号飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。经现场检查确认,飞船返回舱外观总体正常,舱内下行物品状态良好,神舟二十号飞船返回任务取得圆满成功。
2026-01-19 11:36
加载更多