近日，從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所了解到，蔬菜所王曉武研究員領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)通過深入研究白菜和甘藍(lán)兩類蕓薹屬作物，獲得了白菜和甘藍(lán)類蔬菜作物全基因組的大量變異，確定了一批與白菜類和甘藍(lán)類蔬菜葉球形成和根（莖）膨大有關(guān)的重要基因，為加快白菜類與甘藍(lán)類蔬菜分子育種奠定了重要基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果于8月15日在線發(fā)表于《自然•遺傳（Nature Genetics）》上。 
 

 

    白菜和甘藍(lán)類蔬菜是我國(guó)人民餐桌上最常見的蔬菜。這兩類蔬菜最大的特點(diǎn)就是類型極其豐富多樣。白菜類常見的有大白菜、小白菜、蕪菁、菜心、紫菜薹、烏菜、烏塌菜和薹菜，此外還有日本的水菜、小菘菜，歐洲的意大利菜心等。而甘藍(lán)類常見的蔬菜則包括結(jié)球甘藍(lán)、苤藍(lán)、羽衣甘藍(lán)、芥蘭、花椰菜、青花菜、孢子甘藍(lán)等等。此外，在500年前中國(guó)人將白菜馴化出結(jié)球大白菜，歐洲人將甘藍(lán)馴化出結(jié)球甘藍(lán)；2000年前歐洲人將白菜馴化出根膨大的蕪菁，同時(shí)500年前又將甘藍(lán)馴化出莖膨大的苤藍(lán)。這兩個(gè)物種為什么能被馴化出如此多樣的類型。為什么經(jīng)過我們祖先獨(dú)立的馴化，都能形成葉球或者膨大根（莖）這樣非常相似的性狀？這一直是一個(gè)待解的難題。
 

 

    為了解開上述謎題， 王曉武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了白菜和甘藍(lán)類蔬菜作物代表材料的基因組重測(cè)序，構(gòu)建了白菜和甘藍(lán)類蔬菜的群體基因組變異圖譜。在充分利用模式物種擬南芥基因組豐富的基因信息基礎(chǔ)上，分別確定了一大批白菜和甘藍(lán)葉球形成與膨大根（莖）馴化選擇的基因組信號(hào)與相關(guān)的基因。發(fā)現(xiàn)葉球的形成與多種植物激素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)基因以及葉片背性和腹性兩類不同極性形成的基因受高度選擇相關(guān)。膨大根（莖）的形成除與生長(zhǎng)素相關(guān)基因受選擇有關(guān)外，還與細(xì)胞快速膨大和糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的選擇有關(guān)。

 

    研究發(fā)現(xiàn)，白菜和甘藍(lán)這兩個(gè)物種分別產(chǎn)生結(jié)球白菜和結(jié)球甘藍(lán)，蕪菁和苤藍(lán)這樣具有相似的產(chǎn)品器官的現(xiàn)象與其共同祖先的一次全基因組三倍化事件有關(guān)。在距今約1100萬(wàn)年前，蕓薹屬的祖先發(fā)生了一次基因組三倍化復(fù)制事件，這次事件形成了蕓薹屬基因組的三套亞基因組。這一特殊的進(jìn)化事件對(duì)于蕓薹屬物種的演化和該屬作物的形成具有深遠(yuǎn)的影響。通過分析選擇信號(hào)與亞基因組的關(guān)系，獲得兩個(gè)重要發(fā)現(xiàn)。第一，亞基因組的存在促進(jìn)了結(jié)球性狀、根（莖）膨大等性狀的馴化，進(jìn)而形成器官形態(tài)的多樣性。第二，同源基因的平行選擇是導(dǎo)致不同物種馴化形成類似產(chǎn)品器官的重要原因。 

 

    據(jù)了解，該科研團(tuán)隊(duì)多年從事蕓薹屬物種的研究，主導(dǎo)完成了白菜基因組測(cè)序工作，該研究是前期工作的深入，受到了科技部和國(guó)家自然基金的項(xiàng)目資助。程鋒是論文的第一作者，合作單位包括荷蘭瓦赫寧根大學(xué)、南京農(nóng)大和北京市農(nóng)科院蔬菜中心。（通訊員 李海芬）

 

    文章鏈接：http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3634.html