來源：中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所

    8月29日，國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然-遺傳學（Nature Genetics）》在線發(fā)表了白菜全基因組研究論文(The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa)。此項成果是在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳華大基因研究院主導下，由中國、英國、韓國、加拿大、美國、法國、澳大利亞等國家組成的“白菜基因組測序國際協(xié)作組”共同完成，是繼黃瓜基因組測序和馬鈴薯基因組測序項目后，由中國主導、通過國際合作完成的蔬菜領(lǐng)域基因組研究的又一重大成果,標志著我國以白菜類作物為代表的蕓薹屬作物基因組學研究取得了國際領(lǐng)先地位。

    白菜類作物包括大白菜、小白菜、菜心和蕪菁等形態(tài)各異的一大類蔬菜，其中大白菜和小白菜是我國栽培面積和消費量最大的蔬菜作物。我國是世界最大的白菜生產(chǎn)國，目前大白菜和小白菜栽培面積已超過400萬公頃，總產(chǎn)量約12,000萬噸，在我國的蔬菜供應(yīng)中具有舉足輕重的地位。白菜在韓國、日本以及東南亞各國也是主要的蔬菜，在我國歷史上還作為主要的油料作物長期栽培。此外，白菜（A基因組）還是重要的油料作物油菜（由AC基因組組成的異源四倍體）和油料蔬菜兼用作物芥菜（由AB基因組組成的異源四倍體）的基本種。因此，白菜基因組序列分析的成果對白菜類作物和其它蕓薹屬類作物的分子改良具有重要意義。

    2003年1月，由英國、法國、澳大利亞、韓國、加拿大、美國、中國、德國等國際上主要的十字花科蕓薹屬作物（白菜、甘藍、油菜等）研究強國組成的“多國蕓薹屬基因組項目指導委員會”最早提出了開展蕓薹屬作物基因組測序研究的計劃。同年6月正式啟動“白菜基因組測序計劃（BrGSP）”，確定使用大白菜作為測序材料，通過多國協(xié)作，利用Sanger測序技術(shù)，以“BAC to BAC”的方式進行全基因組測序。隨后，韓國率先啟動染色體A03和A09的測序，英國與中國也共同啟動了染色體A01和A08的測序，但進展緩慢，白菜基因組測序陷于舉步維艱的地步。

    2008年10月，蔬菜所在利用第二代基因組測序技術(shù)進行黃瓜基因組測序取得重大進展的基礎(chǔ)上，聯(lián)合油料所和深圳華大基因研究院，果斷地啟動了使用新一代技術(shù)進行白菜基因組測序的研究。2009年9月，鑒于我國開展的白菜基因組測序取得重大進展，BrGSP協(xié)作組正式?jīng)Q定終止原有的所有測序活動，以中國測定的白菜基因組序列為A基因組參考序列。

    在完成白菜基因組組裝的基礎(chǔ)上，我國科學家聯(lián)合國際同行進一步開展了白菜基因組注釋、比較基因組學、基因組進化和各種相關(guān)的生物學分析。分析結(jié)果表明，白菜基因組大小為約485Mb，共包含約42,000個基因；白菜的祖先種與模式物種擬南芥非常相似，它們大約在1300－1700萬年前發(fā)生了分化，兩者依然維持著良好的基因之間的線性對應(yīng)關(guān)系；白菜基因組存在3個類似但基因密度明顯不同的亞基因組，其中一個亞基因組密度顯著高于另外兩個亞基因組，推測白菜基因組在進化過程中經(jīng)歷了兩次全基因組加倍事件與兩次基因丟失的過程。研究發(fā)現(xiàn)，白菜在基因組發(fā)生加倍之后，與器官形態(tài)變異有關(guān)的生長素相關(guān)基因發(fā)生了顯著的擴增，白菜基因組復制導致了許多與形態(tài)變異有關(guān)的基因存在更多拷貝，這可能是白菜類蔬菜具有豐富的根、莖、葉形態(tài)變異的根本原因，這一成果對研究不同產(chǎn)品器官的形成與發(fā)育具有重要價值。

    據(jù)介紹，白菜是迄今為止測定的與模式物種擬南芥親緣關(guān)系最近的物種。擬南芥是目前世界上研究的最為透徹的物種之一，大量的擬南芥基因功能得到了闡明。由于白菜基因與擬南芥基因存在高度的相似性，白菜基因組的測定為利用豐富的擬南芥基因的功能信息架起了橋梁，這為利用模式物種信息進行栽培作物的改良奠定了良好的基礎(chǔ)，將極大的促進白菜類作物和其它蕓薹屬作物的遺傳改良。

    白菜全基因組序列分析的完成是我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得的重大新成果，該項目研究得到了科技部基礎(chǔ)司、農(nóng)村司、國際合作司、財政部科教文衛(wèi)司、農(nóng)業(yè)部科教司、國家自然科學基金委等部委的大力支持。