高質量泛基因組圖譜全方位賦能黃瓜種業創新

　　近日，中國農科院蔬菜花卉研究所研究員張圣平團隊在國際期刊《自然—遺傳學》發表論文，建成當前規模最大、組裝質量最優的黃瓜染色體級泛基因組，系統解析結構變異調控黃瓜地域適應與農藝性狀分化的遺傳機制，成功克隆黑星病抗性基因CsCcu、果長調控基因CsSPL1，搭建起完整黃瓜分子設計育種基因組工具箱，為我國蔬菜種業自主創新提供核心理論支撐與可復制技術范式。

　　黃瓜是全球廣泛種植的大宗蔬菜，也是研究植物性別分化、果實發育的經典模式作物。黃瓜起源于喜馬拉雅南麓，歷經兩千余年跨洲傳播，分化出適配多樣氣候、栽培模式與消費習慣的生態類型。長期以來，單一參考基因組無法完整捕獲群體全部遺傳變異，極大限制了黃瓜分子育種技術突破。

　　研究整合全球422份黃瓜種質重測序數據，從中篩選覆蓋全球各大產區的125份代表性材料完成染色體水平基因組組裝，共鑒定39067個共線性基因家族，新增28890個此前從未被報道的非冗余新基因，證明黃瓜物種遺傳多樣性水平高于水稻、番茄、甘藍等主流作物。

　　研究依據全基因組SNP標記將全球黃瓜劃分為印度、西雙版納、歐亞、東亞四大地理類群，證實黃瓜自印度原產地向外擴散過程中經歷強烈純化選擇，完整繪制出覆蓋全球的黃瓜遺傳多樣性全景圖譜。

　　團隊全面系統解析兩類關鍵變異，揭開黃瓜關鍵農藝性狀形成的底層分子邏輯，篩選出43225個跨類群分化結構變異，直接關聯果實品質、抗病、開花周期等核心性狀，清晰印證結構變異是塑造黃瓜表型多樣性的關鍵因素。

　　群體演化分析顯示，歐亞區域偏好短果黃瓜、東亞區域偏好長果黃瓜，兩類等位基因在不同產區高度分化，完整還原人類消費選擇長期馴化塑造黃瓜品種性狀的演化歷程。

　　研究產出三大核心實用成果，全方位賦能蔬菜種業創新：一是建成全球規模最大、質量最優的黃瓜泛基因組公共資源，填補黃瓜完整遺傳變異數據庫空白，為全球黃瓜基礎研究提供共享平臺；二是成功克隆CsFT、CsCcu、CsSPL1三大具備極高育種價值的功能基因，可快速開發配套分子標記，直接應用于早熟、抗病、優質果型黃瓜新品種定向選育，大幅縮短育種周期；三是建立“高質量泛基因組構建+亞群體分層關聯分析+基因編輯功能驗證”的完整標準化研究流程，為西瓜、甜瓜、番茄等其他果蔬作物種質資源挖掘、新品種選育提供通用技術路線。

　　中國科學院院士錢前評價，該研究打通基因組結構變異與農藝性狀的關聯通路，挖掘抗病、果長關鍵功能基因，為黃瓜精準分子育種筑牢基礎。

　　研究由中國農科院蔬菜花卉研究所牽頭，聯合青島農業大學、國內外多所高校及海外科研機構協同攻關。

　　相關論文信息： https://doi.org/10.1038/s41588-026-02682-z