研究系統揭示番木瓜馴化的基因組基礎

近日，中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所/熱帶作物生物育種全國重點實驗室分子設計育種研究團隊在番木瓜優良基因資源挖掘和馴化性狀基因組選擇方面取得進展。研究構建兩個表型差異的兩性株栽培品種的高質量基因組及其單倍型分型的性別決定區（SDRs），破譯了番木瓜果實產量和品質性狀逐步選擇及其兩性株性狀獨特起源的遺傳基礎。相關研究成果發表在《分子植物》（Molecular Plant）上。

 番木瓜果實寬度和兩性株性狀選擇。中國熱科院供圖

番木瓜是中國和世界熱帶地區最重要的熱帶水果之一，被世界衛生組織列為最有營養價值的十大水果之首，同時也是研究熱帶樹木和水果果實性狀及性別決定遺傳與基因組學的理想模型系統。然而，番木瓜關鍵果實馴化性狀的形成及商業上至關重要的兩性株現象的基因組基礎仍知之甚少。

研究團隊經過十年努力，搜集了來自全球340多份番木瓜種質資源，開展核心種質鑒定和育種技術攻關，保存了超過300份番木瓜核心種質，并建立了成熟高效的遺傳轉化技術體系。

通過對野生型、菜用普通型和鮮食水果型番木瓜的群體基因組分析，闡明了其馴化歷史和地理傳播模式。研究通過實驗鑒定了控制番木瓜果實大小、甜度和維生素C含量的關鍵選擇基因，揭示了馴化和改良過程中分步式選擇重塑果實大小并提升果實甜度和維生素C含量的遺傳基礎。

同時，團隊發現從野生雄株到栽培兩性株性別轉換兩次獨立事件。這種性別轉換是由針對雄性偏好基因的選擇驅動，揭示了一條獨特的雄性偏向的兩性株進化路徑。

研究系統揭示了番木瓜馴化的基因組基礎，描繪了分步選擇重塑果實性狀的演化軌跡，以及雄性偏好選擇驅動新型兩性性別系統產生的遺傳基礎，為重要熱帶作物的馴化性狀演化與性別決定機制提供了新的見解，促進了番木瓜種苗繁育方式從組培擴繁到全兩性株種子苗繁育方式的轉變。

中國熱科院生物所/三亞研究院副研究員紀長綿、賈瑞宗，研究員張雨良和助理研究員杜曉希為該論文的共同第一作者，中國熱科院生物所研究員趙輝、胡偉、郭安平和南方科技大學教授郎曌博為共同通訊作者。

該研究得到海南省重點研發項目、熱帶作物生物育種全國重點實驗室項目、國家自然科學基金等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.12.027