近日，华南农业大学园艺学院廖毅教授课题组在Nature Ecology & Evolution（中科院一区TOP期刊，影响因子17.1）在线发表题为“Evolution and domestication-trait associations of ultra-long centromere haplotypes in pepper plants”的研究论文。该研究发现，辣椒功能着丝粒广泛嵌入长度可超过100 Mb的超长重组抑制单倍型区域中，系统揭示了这些特殊基因组结构在辣椒驯化过程中的演化规律，并解析了其与果实重要农艺性状及染色体遗传行为之间的关联。研究结果为理解作物着丝粒演化机制以及建立基于单倍型的精准分子育种体系提供了新的理论基础。
着丝粒是保障细胞分裂过程中染色体准确分离和稳定遗传的关键区域。由于其富含重复序列、结构复杂且遗传重组受到抑制，长期以来难以被完整组装和深入研究。随着完整基因组组装技术的发展，着丝粒这一植物基因组中的“黑箱”正逐步被打开。研究团队整合高质量基因组组装、CENH3 ChIP-seq，以及400余份栽培和野生辣椒的群体重测序数据，绘制了26份不同遗传背景辣椒材料的功能着丝粒图谱。研究发现，辣椒功能着丝粒均嵌入长度为29.8–112.9 Mb的超长跨着丝粒单倍型（cenhap）中。这些区域覆盖基因组的23.96%，每个区域通常仅包含1–4种主要单倍型，表明其重组受到显著抑制，能够作为完整的遗传模块长期保存和传递。部分cenhap可能源于野生辣椒的基因渗入，并在特定栽培群体中富集，记录了辣椒驯化、传播和品种分化的历史。不同cenhap还与果实长度、宽度、重量和辣度等重要农艺性状显著相关。此外，部分cenhap在栽培辣椒与野生祖先的杂交群体中偏离经典的孟德尔分离比例，提示着丝粒可能影响染色体传递和单倍型频率变化。
该研究表明，着丝粒及其周边区域并非“基因组荒漠”，而是保存作物遗传多样性、驯化历史和重要性状变异的关键区域，为认识植物着丝粒的演化与功能，以及开展辣椒优异种质挖掘和建立基于单倍型分子育种技术体系提供了新的理论基础。廖毅课题组长期从事植物着丝粒演化与功能研究，先后在水稻（The Plant Cell, 2018）、玉米（Molecular Biology and Evolution, 2025）和茄科作物（Genome Biology, 2026）中取得系列重要发现。廖毅教授同时应邀为该成果撰写题为“Pepper centromeres sit within ultra-long, trait-linked haplotypes”的Research Briefing，介绍该研究的主要发现、科学意义及未来研究方向。
华南农业大学园艺学院廖毅教授为论文通讯作者，课题组博士后胡鸣、博士研究生陈家浩、本科生黄绍轩、已毕业硕士研究生滕杰，以及中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所陈程杰研究员为论文共同第一作者。园艺学院蔬菜系朱张生副教授、陈长明教授为本研究提供了重要种质资源支持，并担任论文共同通讯作者。加州大学尔湾分校Brandon S. Gaut教授，园艺学院程蛟文副教授，以及博士研究生曹嘉浩等参与了相关研究工作。该研究得到国家自然科学基金面上项目（32570277、32570304）、广东省自然科学基金面上项目（2024A1515010362、2024A1515010403）、广东省珠江人才计划以及华南农业大学人才引进启动经费等项目的资助。
相关链接：https://www.nature.com/articles/s41559-026-03143-w
https://www.nature.com/articles/s41559-026-03146-7
文/图 园艺学院
