我国科学家破解蔬菜驯化的秘密

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。

白菜和甘蓝类蔬菜是我国百姓餐桌上最常见的蔬菜,这两类蔬菜最大的特点就是类型极其丰富多样。白菜类常见的有大白菜、小白菜、芜菁、菜心,而甘蓝类常见的蔬菜则包括结球甘蓝、苤蓝、羽衣甘蓝、芥蓝、花椰菜、青花菜、孢子甘蓝等。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,这两个重要物种还有一个特殊有趣的现象,虽然是两个物种,但是在500年前中国人将白菜驯化出结球大白菜,欧洲人将甘蓝驯化出结球甘蓝;2000年前欧洲人将白菜驯化出根膨大的芜菁,而500年前欧洲人将甘蓝驯化出茎膨大的苤蓝。为什么两个物种,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一直是长期困扰科学界的一个谜题。通过分析选择信号与亚基因组的关系,研究人员获得两个重要发觉: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。

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。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;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。