推荐 | 番茄基因组设计育种

番茄的基因组研究是比较靠前的，其分子育种、生物技术和智能育种应用也是走在了前列（包括MAS和GS），可以为其他作物参考。近几年国内也有了很大进展，尤其是黄三文院士连续发表的几篇顶刊。

番茄育种简介

番茄是世界上种植范围最广、消费量最大的蔬菜作物，是茄科家族中的重要一员。其适应性强，在多种环境条件下均可种植。

番茄最早大约在明万历年间（1573-1620）由西方传教士、商人或华侨从东南亚海上丝绸之路引入我国南方沿海城市，最初作为观赏植物，称“番茄”或“蕃茄”。其后由南方传到北方称为“西蕃柿”、“蕃柿”、“西红柿”。

番茄归属于茄科（Solanaceae）茄属（Solanum）。茄科目前包含105个属，超过3000个物种，大多数是重要的经济作物和药物。目前番茄包含16个野生近缘种，均为二倍体（2n=2x=24）。大多具有优异的抗病性耐逆性等，具有重要的育种价值。

关于番茄的起源地曾有争论是南美的秘鲁还是中美的墨西哥。基于语言学、历史学、考古学以及植物学上的证据，现在学术界普遍认为，番茄的起源中心是南美洲的安第斯山地带，包括秘鲁、厄瓜多尔、玻利维亚、智利、科隆群岛等地。随着南美洲印第安人的向北迁移以及候鸟的传播，番茄被带到中美洲墨西哥，在那里印第安人开始了番茄的驯化栽培。墨西哥是最早的番茄驯化中心。

番茄的驯化经历了“两步”过程。第一步是从野生的细叶番茄/醋栗番茄S. pipmpinellifolum （SP）到樱桃番茄S. lycopersicum var. cerasiforme（SLC）；第二步从SLC到现在常见的个头较大的普通栽培番茄S. lycopersicum var. lycopersicum（SLL）。

加利福尼亚大学戴维斯分校（UC Davis）的 C.M Rick番茄遗传资源中心(Tomato Genetics Resource Center，TGRC)负责保存番茄的野生近缘种、单基因突变种和各种番茄遗传资源的种子库，并将种子分发给世界各地的研究人员。该种子库还保存有野生番茄（多毛番茄、潘那利番茄和类番茄茄）的渗入系材料。

世界上有几个较大的番茄种质资源基因库，保存有70000多个番茄品种，除此以外，还有突变体库和分离群体库等可利用的科学研究资源。

番茄是一种长期用于遗传研究的模式植物，研究人员在番茄上发现了许多重要表型变异和突变体，很多抗病基因的图位克隆及其功能鉴定都是在番茄上完成的。番茄也是果实发育和生理研究的模式植物。由于其遗传转化比较容易，番茄成为世界上首个进行商业化生产和销售的转基因食品。

番茄基因组研究

茄属基因组网站：https://solgenomics.net/

番茄为二倍体(2n=2x=24)自花授粉作物，基因组中等大小，约为950Mb。番茄栽培种及其12个近缘野生种均起源于南美洲，相互可以杂交。

2012年，番茄品种“Heinz 1706”（亨氏1706）基因组测序完成（Sato et al. Nature 2012）。目前，网站上的番茄基因组最新版本为SL4.0，注释版本为ITAG4.0。2022年公布的SL5.0版本，在网站的ftp链接里能找到。

2014年发表的番茄重测序分析包含360份番茄材料：53份醋栗番茄，112份SLC，168份SLL，17份商品杂交种，10份野生近缘种（Lin et al. NG 2014）。

2018年利用多重组学的大数据，揭示了在驯化和育种过程中番茄果实的营养和风味物质发生的变化，并发现了调控这些物质的重要遗传位点（Zhu et al. Cell 2018）。

2019年发表的番茄泛基因组包含372份SLL，267份SLC，78份SP，8份挈斯曼尼番茄和加拉帕戈斯番茄（Gao et al. NG 2019）。

2020年“100份番茄基因组计划”完成并发表，测序材料包含32份SLL，120份SLC（Alonge et al. Cell 2020)。

2022年发表的番茄图形泛基因组重新组装了番茄基因组SL5.0，组装了31份番茄基因组（15份SLL，8份SLC，8份SP）；对332份番茄种质进行了基因分型，捕获缺失的遗传力并增强番茄育种能力。（Zhou et al. Nature 2022）

2022年完成了多毛番茄（S. habrochaites）和加拉帕戈斯番茄（S. galapagense）的全基因组测序和分析（Yu et al. HR 2022）。

2023年完成了11个野生和栽培番茄的染色体级别高质量基因组图谱，阐明了茄属番茄组的基因组演化历史，构建了首个番茄超级泛基因组/图基因组，并进一步在野生番茄中克隆到可大幅提升栽培番茄产量的新基因一个（Li et al. NG 2023）。

书籍推荐：《番茄基因组设计育种》

我国番茄育种专家团队将最新番茄育种学术著作《Genomic designing for climate-smart tomato》翻译出版，《番茄基因组设计育种》将从以下几个方面介绍气候智能型番茄的基因组设计育种：

第一，重点介绍智能型番茄育种在产量、品质和环境适应性方面面临的主要挑战以及气候变化对育种目标的影响；第二，介绍目前可用于智能型番茄育种的遗传和基因组资源，并就番茄的传统育种技术和分子育种技术进行比较分析，提出一个基于生理生态过程的模型以及能够实现新的理想型育种目标的重要策略；第三，介绍如何利用新的生物技术工具培育环境智能型番茄新品种。

译者简介：梁燕，西北农林科技大学园艺学院蔬菜系，教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴专家，番茄生物技术与遗传改良研究团队首席专家，中国园艺学会番茄分会常务理事、国家自然科技资源平台资源准入专业评价专家、陕西省番茄育种首席专家。Journal of Plant Genetics & Breeding等期刊编委。

福利

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参考资料：https://zhuanlan.zhihu.com/p/602209939
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