近日，從中國農業科學院
蔬菜花卉研究所了解到，
蔬菜所王曉武研究員領銜的科研團隊通過深入研究白菜和甘藍兩類蕓薹屬作物，獲得了白菜和甘藍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類蔬菜葉球形成和根（莖）膨大有關的重要基因，為加快白菜類與甘藍類蔬菜分子育種奠定了重要基礎。相關研究結果于8月15日在線發表于《自然•遺傳（Nature Genetics）》上。
白菜和甘藍類蔬菜是我國人民餐桌上最常見的蔬菜。這兩類蔬菜最大的特點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。而甘藍類常見的蔬菜則包括結球甘藍、苤藍、羽衣甘藍、芥蘭、花椰菜、青花菜、孢子甘藍等等。此外，在500年前中國人將白菜馴化出結球大白菜，歐洲人將甘藍馴化出結球甘藍；2000年前歐洲人將白菜馴化出根膨大的蕪菁，同時500年前又將甘藍馴化出莖膨大的苤藍。這兩個物種為什么能被馴化出如此多樣的類型。為什么經過我們祖先獨立的馴化，都能形成葉球或者膨大根（莖）這樣非常相似的性狀？這一直是一個待解的難題。
為了解開上述謎題， 王曉武帶領團隊完成了白菜和甘藍類蔬菜作物代表材料的基因組重測序，構建了白菜和甘藍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上，分別確定了一大批白菜和甘藍葉球形成與膨大根（莖）馴化選擇的基因組信號與相關的基因。發現葉球的形成與多種植物激素信號傳導相關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。膨大根（莖）的形成除與生長素相關基因受選擇有關外，還與細胞快速膨大和糖轉運相關基因的選擇有關。
研究發現，白菜和甘藍這兩個物種分別產生結球白菜和結球甘藍，蕪菁和苤藍這樣具有相似的產品器官的現象與其共同祖先的一次全基因組三倍化事件有關。在距今約1100萬年前，蕓薹屬的祖先發生了一次基因組三倍化復制事件，這次事件形成了蕓薹屬基因組的三套亞基因組。這一特殊的進化事件對于蕓薹屬物種的演化和該屬作物的形成具有深遠的影響。通過分析選擇信號與亞基因組的關系，獲得兩個重要發現。第一，亞基因組的存在促進了結球性狀、根（莖）膨大等性狀的馴化，進而形成器官形態的多樣性。第二，同源基因的平行選擇是導致不同物種馴化形成類似產品器官的重要原因。
據了解，該科研團隊多年從事蕓薹屬物種的研究，主導完成了白菜基因組測序工作，該研究是前期工作的深入，受到了科技部和國家自然基金的項目資助。程鋒是論文的第一作者，合作單位包括荷蘭瓦赫寧根大學、南京農大和北京市農科院蔬菜中心。（通訊員 李海芬）
文章鏈接：http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3634.html
