近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜中心白菜課題組在植物學(xué)領(lǐng)域國(guó)際知名期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF=8.154）在線發(fā)表了題為“Assembly of the non-heading pak choi genome forbid comparison with the genomes of heading Chinese cabbage forbid the oilseed yellow sarson”的研究論文。該研究發(fā)布了不結(jié)球白菜（小白菜）的高質(zhì)量基因組，首次揭示了基因組結(jié)構(gòu)變異在白菜類蔬菜重要性狀進(jìn)化和選擇中的重要作用。
白菜類蔬菜包括結(jié)球白菜（大白菜）、小白菜、菜心、蕪菁和油用白菜等，其中大白菜和小白菜是我國(guó)傳統(tǒng)的重要蔬菜作物，約占蔬菜種植面積的15%，是名副其實(shí)的“當(dāng)家菜”。研究者通過(guò)整合PacBio測(cè)序、Illumina測(cè)序和Hi-C技術(shù)的數(shù)據(jù)，成功組裝了小白菜的基因組序列，獲得了染色體水平的高質(zhì)量參考基因組序列圖譜（N50=2.82 Mb）。通過(guò)比較基因組學(xué)方法，繪制了3個(gè)基因組（大白菜、小白菜和油用白菜）的綜合變異圖譜，包括單堿基多態(tài)性（SNP）、插入/缺失（InDel）和存在/缺失變異（Presence/Absence Variation，PAV）等，并對(duì)三個(gè)亞種間的基因結(jié)構(gòu)變異（Structural Variation，SV）進(jìn)行了分析。
白菜類蔬菜在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了不同的亞種和變種，產(chǎn)生了廣泛的器官形態(tài)變異，抽薹開(kāi)花習(xí)性也產(chǎn)生了明顯分化。葉形態(tài)變異和抽薹開(kāi)花是白菜類蔬菜的研究熱點(diǎn)和育種中極受關(guān)注的兩個(gè)重要性狀。研究者基于PAV和SV分析鑒定了多個(gè)葉片發(fā)育和開(kāi)花的關(guān)鍵基因。例如，轉(zhuǎn)錄因子KANADI（KAN）是植物特有的控制側(cè)生器官極性發(fā)育的基因，主要是通過(guò)對(duì)植物遠(yuǎn)軸面的作用而使植物側(cè)生器官表現(xiàn)出不對(duì)稱性。本研究在白菜中鑒定了9個(gè)KAN家族基因，其中5個(gè)KAN基因具有PAV或者SV，認(rèn)為這些基因在白菜葉部形態(tài)建成中發(fā)揮了重要作用。該研究對(duì)白菜類蔬菜作物器官形態(tài)建成和開(kāi)花等重要性狀進(jìn)化分子機(jī)制的解析和遺傳改良具有重要意義。
李佩榮助理研究員和蘇同兵副研究員為該論文并列第一作者，澳大利亞西澳大學(xué)David Edwards教授、蔬菜中心于拴倉(cāng)研究員和張鳳蘭研究員為共同通訊作者。該研究得到了院基因組育種協(xié)同創(chuàng)新中心、院杰出科學(xué)家培育計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。白菜課題組近年來(lái)以提高白菜品種的抗病抗逆性為育種目標(biāo)，基于基因組馴化選擇分析和圖位克隆等，鑒定了一批控制白菜開(kāi)花、抗病及其與形態(tài)建成相關(guān)的功能基因，研究成果先后發(fā)表在Molecular Plant、Plant Cell forbid Environment、Journal of Experimental Botany等雜志上。
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