我国科学家破解了白菜类和甘蓝类蔬菜作物驯化的秘密

摘要

中国科学家破解了白菜类和甘蓝类蔬菜作物驯化的秘密中国农业科学院蔬菜花卉研究所王晓武科研团队,对白菜和甘蓝两类芸薹属作物的驯化进行了深入研究,揭示了驯化与古多倍化形成的亚基因组的关系,相关研究结果于8月15日在线发表于《自然·遗传》(Nature Genetics)上.白菜和甘蓝类蔬菜是中国人民餐桌上最常见的蔬菜,类型极其丰富多样.但是这两个物种为什么能被驯化出如此多样的类型一直是一个待解的难题.此外，虽然是两个物种，但经过我们祖先独立的驯化，都能形成叶球或者膨大根(茎)这样非常相似的性状，也是一直长期困扰我们的一个谜题。为了解开上述谜题，王晓武研究员团队完成了白菜和甘蓝类蔬菜作物代表材料的基因组重测序，构建了白菜和甘蓝类蔬菜的群体基因组变异图谱。在充分利用模式物种拟南芥基因组丰富的基因信息基础上，分别确定了一大批白菜和甘蓝叶球形成与膨大根(茎)驯化选择的基因组信号与相关的基因。发现叶球的形成与多种植物激素信号传导相关基因以及叶片背性和腹性两类不同极性形成的基因受高度选择相关。膨大根(茎)的形成除与生长素相关基因受选择有关外，还与细胞快速膨大和糖转运相关基因的选择有关。研究还发现白菜和甘蓝这两个物种分别产生结球白菜和结球甘蓝，芜菁和苤蓝这样具有相似产品器官的现象与其共同祖先的一次全基因组三倍化事件有关。通过分析选择信号与亚基因组的关系，获得两个重要发现。第一，亚基因组的存在促进了结球性状、根(茎)膨大等性状的驯化，进而形成器官形态的多样性。第二，同源基因的平行选择是导致不同物种驯化形成类似产品器官的重要原因。该研究获得了白菜和甘蓝类蔬菜作物全基因组的大量变异，确定了一批与白菜类和甘蓝类蔬菜叶球形成和根(茎)膨大有关的重要基因，为加快白菜类与甘蓝类蔬菜分子育种奠定了重要基础。