近日 ， 中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队的研究揭示了多倍化和结构变异对白菜种内分化的影响机制 ， 该研究鉴定了与结球白菜驯化相关的重要候选基因 ， 并获得了白菜物种丰富的基因组变异 ， 研究成果不仅加深了对叶球形成驯化的认识 ， 还将有助于挖掘更多与重要农艺性状相关的基因 ， 进一步促进白菜育种研究 。 相关成果在线发表在《基因组生物学（Genome Biology）》上 。
白菜研究有巨大空间
白菜是国人菜篮子中最常见的蔬菜 。 这种价格亲民的蔬菜种类丰富 ， 目前市场上的主要类型有大白菜、小白菜、菜心、乌塌菜、芜菁以及白菜型油菜 ， 还有进口的日本水菜和小菘菜、意大利菜心等 。
研究团队首席研究员王晓武介绍 ， 随着我国农业栽培技术的进步和国人消费习惯的改变 ， 白菜类蔬菜种植的季节、地域和收获时节都得到了极大拓展 ， 育种的目标也逐渐从追求产量向追求营养与口感转变 。 而在当前 ， 基因组学的发展和相关技术的应用 ， 让未来的育种有了巨大的空间 。
白菜泛基因组研究的重要意义
王晓武向采访人员介绍 ， 白菜基因组学的研究与其他作物是类似的 。 在研究大量资源材料的基因组时 ， 以往首先选择一份材料 ， 通过基因组的深度测序与从头组装形成完整的基因组序列做为参考 ， 在此基础上通过二代测序技术进行重测序 ， 获得不同材料的大量短序列进行分析 。 “这就像拼图游戏 ， 每一个短序列就像拼图的一个碎片 ， 虽然能够显示部分特征 ， 但当资源材料的基因组某些区域与参照基因组差异较大时 ， 例如一些大的插入和缺失 ， 以及其他复杂的结构差异 ， 通过短序列比对是无法发现的 。 ”王晓武说 。
为了克服这一局限 ， 本研究基于白菜大规模重测序数据 ， 选择了代表性大白菜、小白菜、菜心、油用白菜和芜菁等16份不同类型的白菜资源材料 ， 进行基因组从头组装 。 研究结合已发表的大白菜和油用白菜完整基因组 ， 构建了由18个代表性材料组成的白菜泛基因组 ， 并通过构建整合结构变异的图形基因组 ， 鉴定到与大白菜叶球驯化相关的重要候选基因 。
白菜基因遗传方式的新发现
白菜是一个存在三套亚基因组的古多倍体生物 ， 它通常被认为经历了一个“两步演化”的过程 ， 在此过程中两套亚基因组经历了两次基因丢失 ， 另外一套亚基因组只经历了一次基因丢失 ， 形成了一套亚基因组基因数多于另外两套的优势亚基因组现象 。
研究团队发现 ， 白菜种内分化过程中 ， 基因偏向性丢失持续进行 ， 并导致白菜亚基因组优势在继续扩大 。 这表明 ， 除“两步演化”导致白菜亚基因组优势形成之外 ， 基因组组成可能是导致亚基因组优势形成的另一个重要因素 。
据介绍 ， 本次研究获得了大量白菜基因的结构性变异信息和单碱基多态性信息 ， 并且新注释了大量的白菜基因 ， 对十字花科植物基因组研究 ， 以及白菜新品种培育有着重要的推动作用 ， 是白菜基因克隆和基因功能分析的重要基础性工作 。
【能力|白菜是怎样进化出结球能力的？我国科学家揭开白菜驯化的奥秘】王晓武介绍 ， 下一步研究团队将获得更多白菜及其他十字花科蔬菜的完整基因组 ， 开展更广泛的泛基因组研究 ， 还将建立所有基因组变异信息的数据库 ， 供全世界相关科研工作者参考 ， 尤其为育种专家培育新品种提供基础支撑 。
新京报采访人员周怀宗实习生刘文婧
编辑穆祥桐校对危卓
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