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突破!甘蓝类蔬菜驯化的隐藏驱动力揭示

2024-02-15   科技日报   阅读量:50

    科技日报记者 马爱平

    甘蓝类蔬菜作物种类众多,包括结球甘蓝(圆白菜)、花椰菜、青花菜、芥蓝、苤蓝、羽衣甘蓝、抱子甘蓝等十余种变种类型,在世界范围内广泛种植,是我国最重要的一大类蔬菜作物之一。

    2月15日,记者从中国农业科学院获悉,该院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队和甘蓝类蔬菜遗传育种创新团队,联合荷兰瓦赫宁根大学植物育种系生长与发育团队,构建了高质量的甘蓝泛基因组和图形基因组,揭示了结构变异(SV)是大量基因表达剂量改变的重要调节因子,驱动了甘蓝形态类型多样化的快速驯化,该研究为甘蓝变种形成的驯化机制提供了新的见解。相关成果日前发表在国际期刊《自然·遗传学》上。

    中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任、中国农业科学院作物科学研究所研究员钱前表示,这项研究充分利用了甘蓝类蔬菜作物丰富的形态特征,通过泛基因组和大规模多组学数据分析,来回答它们是如何在较短的时间内驯化出如此多样的变种类型。这项研究揭示了结构变异(SV)调控基因表达是甘蓝多样性进化的“分子加速器”这一重要规律。

    该研究首先利用700余份甘蓝野生种和覆盖所有变种材料的重测序数据构建系统发育树,发现甘蓝变种主要起源于两个独立的驯化事件,一个驯化形成了以叶片/叶球形态多样化为主的分支,另一个形成了以茎和花膨大等形态变异为主的分支。

704份甘蓝群体材料的进化树及代表性材料图片。

    “我们据此选取了22个代表性野生甘蓝和变种材料,利用测序技术,构建了染色体水平的高质量基因组,其序列连续性、着丝粒完整性等与已发表的甘蓝基因组相比显著提升。该研究进一步构建了甘蓝的图形基因组,在700多份甘蓝群体材料中开展变种特异性驯化选择分析,挖掘到一批在不同变种中受到特异性驯化选择的SV及相关基因。”论文通讯共同作者、中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员程锋表示。