蔬菜所科研团队揭示黄瓜性别决定奥秘

---DNA序列拷贝数变化决定黄瓜性别
        近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜功能基因组学创新团队与国内外同行合作，发现了一个大片段DNA序列拷贝数变化决定黄瓜性别，相关成果于2015年5月22日在国际著名期刊《Plant Cell》在线发表。
        大片段DNA序列的结构变异（Structural Variation，简称SV）包括插入/缺失、拷贝数变化和倒位等多种类型，可引起许多人类疾病（如自闭症和精神分裂症）的发生，在植物中也有关于结构变异引起农艺性状（如叶子大小和果实形状）改变的少量报道，但是植物中结构变异产生的机制及其对基因功能的影响还鲜有报道。
        本团队在2013年构建了黄瓜全基因组单碱基变异图谱（发表于《Nature Genetics》）的基础上，继续利用这些数据深入开展了黄瓜SV的鉴定和分析工作，鉴定了近27000个SV位点，涉及约1200万个碱基，影响近1700个基因的功能，并揭示了SV产生的主要机制，成为将来研究黄瓜基因功能的重要资源，并为充分利用SV改良作物提供了理论基础。
        黄瓜是典型的雌雄异花作物，多数黄瓜品种同时有雌花和雄花，只有雌花可发育成果实，在欧洲有些品种为全雌系，整个植株全部开雌花，因此具有较高的增产潜力。黄瓜全雌系产生的性别决定机制一直是国内外研究热点，多个研究团队围绕该问题做了大量探索，但一直未得到十分明确的答案。本研究通过关联分析、突变体测序等方法，快速确定了黄瓜全雌系是由于一个30kb大小DNA片段的拷贝数增加引起，拷贝数变化可能是由3个碱基的微同源重复引起，并且发现拷贝数增加应该最初发生在东亚的一个黄瓜材料中，后来传播到欧洲，由于欧洲温室栽培能提供优良的肥水条件，导致在欧洲得以推广，形成产量较高的黄瓜品种。黄瓜全雌系产生遗传机制的揭示对于进一步揭示性别决定的分子机理具有重要的指导意义，并对将来培育高产黄瓜品种具有潜在的重要应用价值。
        该研究得到了国家杰出青年科学基金项目 、国家优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、科技部973项目及中国农业科学院科技创新工程的资助。第一作者张忠华研究员2013年获得“优秀青年”科学基金资助，并列第一作者卜凤姣原为研究所硕士研究生，目前在荷兰瓦赫宁根大学攻读博士学位。美国康奈尔大学费章君副教授是本成果的主要合作者，与本团队密切合作已长达6年以上。
链接：http://www.plantcell.org/content/early/2015/05/22/tpc.114.135848.abstract