揭开辣椒演化的奥秘新知

朝天椒的果实为何向上生长？甜椒本来就没有辣味吗？近日，一项新的研究，构建了野生和栽培辣椒的高质量基因组图谱，揭开了辣椒性状演化奥秘。该研究由中国农业科学院蔬菜花卉研究所科研团队完成，相关成果以封面论文形式刊登在《自然·植物》上。

辣椒是我国播种面积最大的蔬菜作物之一，年种植面积超2000万亩。辣椒属包含30多个种，包括广泛栽培的一年生辣椒等5个栽培种和众多野生种，遗传多样性丰富，但演化路线尚不明确。

论文通讯作者、蔬菜花卉所研究员程锋介绍，利用新型测序技术，科研人员完成了5个栽培种及6个野生种的高质量组装，其中两个基因组实现了“端粒到端粒”的完成图，从而找到了破解辣椒家族生命演化的密码。

辣椒祖先有多少染色体？学界一直没有定论。得益于多个高质量基因组图谱，科研人员通过重建辣椒属的祖先模型，明确了其原始核型为12对染色体。转座子被称为“基因组活跃分子”，进一步研究还发现，不同辣椒基因组中的转座子爆发事件有明显差异。这些转座子引发了大量的基因组结构变异，直接参与塑造辣椒的多样性表型。例如，中国辣椒的果实主要为朝下，然而，调控果实朝向基因的启动子区域出现了缺失，改变了基因表达，使得一些辣椒果实从朝下变为朝上。

通过构建完整的辣椒单体型图谱，科研人员还发现，一年生辣椒通过“基因借力”不断优化性状。比如，通过与姊妹物种灌木辣椒杂交，丰富了遗传多样性；部分甜椒引入中国辣椒的抗病基因以抵御辣椒轻斑驳病毒；通过逐步选择辣味Pun1基因的特定单体型，实现了从辛辣到甜美的转变。“这些发现如同绘制了辣椒育种的‘导航图’，为提升优良品种选育效率提供了新思路。”论文共同通讯作者、蔬菜花卉所研究员王立浩说。

“这项研究有力展示了我国辣椒领域的原始创新能力。”辣椒育种专家、中国工程院院士邹学校认为，成果对于推动辣椒育种从“经验驱动”到“数据驱动”的转型具有重要指导意义。