近期，娛樂圈內(nèi)再度掀起了一波“吃瓜熱潮”，多位明星的黑料接連曝光，引發(fā)網(wǎng)友們的廣泛討論。雖然其中部分消息尚未得到證實(shí)，但種種傳聞無疑為公眾提供了新的談資。在這個(gè)信息傳播迅速的時(shí)代，真相與謠言交織，如何分辨背后的故事成為了許多人關(guān)注的焦點(diǎn)。
。■我國科學(xué)報(bào)實(shí)習(xí)生 魯曉航 記者 李晨。
沉甸甸的果實(shí)一般朝下長(zhǎng)，艷麗的辣椒為什么“朝天”長(zhǎng)？辣椒為什么走上了一條異乎尋常的進(jìn)化路途？科學(xué)家以為，弄清楚辣椒演化中的這些隱秘，有助于推進(jìn)辣椒品種的改進(jìn)。
我國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研討所（以下簡(jiǎn)稱蔬菜所）研討團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了野生辣椒和培養(yǎng)辣椒的高質(zhì)量基因組，解析了辣椒的染色體核型、基因表達(dá)調(diào)控元件等的演化特征，提示了轉(zhuǎn)座子驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)變異和高頻漸滲事情對(duì)辣椒重要性狀構(gòu)成的奉獻(xiàn)。相關(guān)研討近來以封面文章方式發(fā)表于《天然-植物》。
“基因組學(xué)驅(qū)動(dòng)的新發(fā)現(xiàn)，關(guān)于推進(jìn)辣椒前沿科學(xué)研討和育種實(shí)踐具有重要價(jià)值。”我國工程院院士、湖南農(nóng)業(yè)大校園長(zhǎng)鄒校園說，該研討為了解辣椒基因組的基因表達(dá)調(diào)控改變供給了新視角，對(duì)辣椒種質(zhì)資源創(chuàng)制、分子規(guī)劃育種等具有重要輔導(dǎo)價(jià)值。
。辣椒的使用根底研討相對(duì)單薄。
辣椒在國際上廣泛培養(yǎng)，作為重要調(diào)味品，具有工業(yè)價(jià)值。
論文一起通訊作者、蔬菜所研討員王立浩告知《我國科學(xué)報(bào)》，我國每年辣椒耕種面積約133.3萬公頃，居國內(nèi)各類蔬菜培養(yǎng)面積首位，占國際耕種面積的40%左右。此外，我國也是國際榜首大辣椒消費(fèi)國。北起黑龍江，南至海南，全國各地都有辣椒的身影。辣椒的當(dāng)?shù)胤N質(zhì)資源共有2200多份，商業(yè)化品種上千個(gè)。
“但辣椒的使用根底研討相對(duì)單薄。”論文一起通訊作者、蔬菜所研討員程鋒說，辣椒的基因組超越3Gb，是西紅柿等常見茄科作物基因組的3到4倍。如此巨大的基因組，不只使研討精力和本錢大幅添加，其復(fù)雜性也極大添加了基因組剖析的難度。
兩年前，研討團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一年生培養(yǎng)辣椒種的全基因組變異圖譜，提示了其馴化選擇和育種改進(jìn)的進(jìn)程，一起判定了辣椒果實(shí)朝向、果形、辣味等重要性狀的遺傳調(diào)控位點(diǎn)及其集體選擇特征。
“其時(shí)咱們?cè)谄渌魑锷犀F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)座子對(duì)物種分解和表型多樣化具有重要影響。但這一發(fā)現(xiàn)需求更多物種數(shù)據(jù)佐證，并需深化解析其發(fā)揮效果的機(jī)制。”程鋒說，基因組的擴(kuò)張首要源于轉(zhuǎn)座子的迸發(fā)，辣椒巨大的基因組中含有很多轉(zhuǎn)座子，這或許能為驗(yàn)證上述發(fā)現(xiàn)、解析其機(jī)制供給時(shí)機(jī)。
。揭開辣椒身世疑團(tuán)。
“培養(yǎng)種往往由野生種馴化而來。辣椒培養(yǎng)種都是12對(duì)染色體，但部分野生種有13對(duì)染色體，因而有了‘先人之爭(zhēng)’——辣椒先人是12對(duì)染色體仍是13對(duì)染色體。”論文榜首作者、蔬菜所研討員張亢標(biāo)明，為精確提示辣椒來源的奧妙，他們?cè)谘杏戀Y料的選擇上慎之又慎。
辣椒屬包括30多個(gè)種，其間有5個(gè)培養(yǎng)種，剩余的是野生種，遺傳多樣性豐厚。“中選”的辣椒要求有三：其一，根據(jù)前期重測(cè)序剖析的效果，找到培養(yǎng)種與野生種之間的親緣聯(lián)系，以親疏遠(yuǎn)近之分剖析是否可以將其作為代表資料；其二，歸納已有研討效果，估測(cè)哪些野生種有可能是5類培養(yǎng)種的先人或具有直接奉獻(xiàn)；其三，考慮研討資料的性狀多樣性，性狀較為特別的品種更易獲選。
“‘中選’的辣椒基因組至關(guān)重要。”王立浩說，一年生辣椒、灌木辣椒、我國辣椒、下垂辣椒和羽毛辣椒這5類歸于已得到馴化的培養(yǎng)種，是首選研討目標(biāo)。其間，一年生辣椒最為常見，商場(chǎng)占比90%以上。此外，來源于美洲安第斯山脈區(qū)域的約1200萬年前分解的遠(yuǎn)緣野生種C.rhomboideum等5個(gè)野生資料也被選為研討目標(biāo)。
為揭開辣椒的身世疑團(tuán)，研討人員對(duì)基因組進(jìn)行具體比照，并展開了系統(tǒng)發(fā)育剖析。結(jié)合多個(gè)茄科基因組間的共線性同源片段聯(lián)系，他們清晰了辣椒屬先人具有12對(duì)染色體，C.rhomboideum的13對(duì)染色體是由12對(duì)染色體重排而來。上述發(fā)現(xiàn)答復(fù)了關(guān)于辣椒先人染色體數(shù)目的問題。
來源的提示僅僅開端，辣椒的進(jìn)化與馴化更值得注重。研討人員發(fā)現(xiàn)不同辣椒基因組中的轉(zhuǎn)座子迸發(fā)事情存在顯著差異。轉(zhuǎn)座子又稱跳動(dòng)因子，是基因組中可自主仿制和移位的根本遺傳元件，可以從原基因方位“跳動(dòng)”仿制至新基因的方位。這些轉(zhuǎn)座子刺進(jìn)事情帶來了很多的基因組間結(jié)構(gòu)變異。
其間，部分我國辣椒資猜中調(diào)控果實(shí)朝向的UP基因的啟動(dòng)子區(qū)域呈現(xiàn)缺失，按捺了該基因的表達(dá)，使果實(shí)朝向從朝下變?yōu)槌稀?/p>
程鋒猜想，辣椒先人本來也是果實(shí)朝下成長(zhǎng)的。但辣椒辣味的構(gòu)成，使其具有抗病蟲性的一起失去了經(jīng)過哺乳動(dòng)物取食傳達(dá)種子的途徑。但另一個(gè)傳達(dá)途徑呈現(xiàn)了——招引鳥類取食傳達(dá)種子。轉(zhuǎn)座子帶來的結(jié)構(gòu)變異按捺了UP基因的表達(dá)，使果實(shí)朝上成長(zhǎng)。朝上成長(zhǎng)的艷麗果實(shí)更簡(jiǎn)單被飛翔的鳥兒注意到。
而在人類馴化辣椒的進(jìn)程中，使其朝下成長(zhǎng)可以構(gòu)成更大的果實(shí)，然后提高產(chǎn)值。因而，當(dāng)不再需求鳥類傳達(dá)種子后，轉(zhuǎn)座子進(jìn)一步變異，使UP基因康復(fù)表達(dá)，然后使果實(shí)朝下成長(zhǎng)，并被馴化選擇保存下來。
“果實(shí)朝向改變是轉(zhuǎn)座子參加的天然演化和人工馴化兩層效果的最好表現(xiàn)。”程鋒說。
此外，他們還發(fā)現(xiàn)，羽毛辣椒中操控辣椒紅素組成的要害基因CCS編碼區(qū)呈現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子刺進(jìn)，因而提早停止，使果色由紅變黃。程鋒以為，這些轉(zhuǎn)座子相關(guān)結(jié)構(gòu)變異的發(fā)現(xiàn)為了解辣椒性狀多樣性的構(gòu)成供給了重要頭緒。
。“要把研討做得再精密一些”。
研討團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，高頻漸滲對(duì)辣椒遺傳和性狀構(gòu)成有重要意義。這一定論的得出離不開辣椒中心種質(zhì)的深度重測(cè)序。
“辣椒中心種質(zhì)的選擇是一項(xiàng)長(zhǎng)期性作業(yè)。”王立浩標(biāo)明，研討團(tuán)隊(duì)自2013年起便致力于選擇具有多樣性、代表性的中心種質(zhì)資源，當(dāng)選的種質(zhì)資源可以代表整個(gè)資源庫中78%左右的種質(zhì)。
從2200多份中篩選出349份，耗時(shí)約4年。隨后他們對(duì)這些中心種質(zhì)資源進(jìn)行了基因組重測(cè)序，這為后續(xù)研討打下了重要根底。
“當(dāng)下，咱們需求無比精密、精確地判定每一個(gè)資料的變異狀況。而之前的測(cè)序本錢與技術(shù)水平約束了測(cè)序深度和精度。”張亢和論文一起榜首作者、蔬菜所副研討員于海龍從349份中心種質(zhì)中又選擇出具有工業(yè)重要性的主干資料，完成了124份辣椒中心種質(zhì)的深度重測(cè)序，構(gòu)建了辣椒集體的單體型圖譜。
回溯整個(gè)研討，“精密”一詞貫穿一直，在投稿環(huán)節(jié)更是如此。
這一研討效果開始投稿給《天然-遺傳學(xué)》。但審稿人以辣椒基因組未能到達(dá)從端粒到端粒的極高質(zhì)量拼裝水平為由拒稿。盡管論文被拒令人絕望，但他們以為審稿人的定見值得采用，所以持續(xù)完善。
2024年，研討團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)投《天然-植物》。為充沛應(yīng)對(duì)審稿人的發(fā)問，團(tuán)隊(duì)成員在每一個(gè)耕種季都會(huì)組織重要資料耕種，隨時(shí)預(yù)備取樣、彌補(bǔ)試驗(yàn)。“但2024年的秋天，由于用地嚴(yán)重咱們沒能組織部分重要資料的耕種。”張亢說，彼時(shí)時(shí)刻急迫，辣椒前期成長(zhǎng)又特別慢，為處理審稿人提出的問題，他們翻遍了在-80℃的冰箱中保存的一切樣品，終究“湊齊”了所需的凍存樣品。所幸每次取樣流程都非常標(biāo)準(zhǔn)，DNA質(zhì)量很高，試驗(yàn)效果契合預(yù)期。
“無論是全體研討進(jìn)程，仍是投稿閱歷，都在提示咱們要把研討做得再精密一些。”程鋒如是說。
“這項(xiàng)研討關(guān)于打破辣椒培養(yǎng)種的遺傳瓶頸，推進(jìn)辣椒育種從‘經(jīng)歷驅(qū)動(dòng)’到‘?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)’的轉(zhuǎn)型具有重要輔導(dǎo)意義。”鄒校園指出，這項(xiàng)效果和近年來的系列研討標(biāo)明，我國辣椒范疇的原始立異才能明顯增強(qiáng)，標(biāo)志著我國辣椒科學(xué)研討到達(dá)國際領(lǐng)先水平。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41477-025-01905-1。
《我國科學(xué)報(bào)》 (2025-02-28 第1版 要聞)。
