四川的青菜、湖南的排菜、長江下游的雪里蕻，還有榨菜、兒菜、棒菜和大頭菜……形態(tài)各異的芥菜是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，用作油料、蔬菜和調(diào)味品。然而，芥菜的遺傳學(xué)起源與地理起源和多樣性中心的結(jié)論不完全一致，故芥菜的起源一直是未解之謎。9月6日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》發(fā)表湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉忠松教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所華瑋研究員團(tuán)隊(duì)等國內(nèi)外多家單位完成的研究論文，解決了芥菜起源和馴化的長期科學(xué)爭(zhēng)議，揭示了芥菜多樣性變異的遺傳基礎(chǔ)，為芥菜種質(zhì)資源利用和基因組選擇育種奠定了基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊(duì)首先運(yùn)用第三代測(cè)序技術(shù)，組裝了高質(zhì)量黃籽芥菜參考基因組。黃籽芥菜參考基因組在基因組組裝大小、含N比例、連續(xù)性和掛載率等方面優(yōu)于之前發(fā)表的中國莖用芥菜和印度油用芥菜基因組。
之后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)全球38個(gè)國家和地區(qū)的480份芥菜種質(zhì)進(jìn)行了基因組重測(cè)序，通過系統(tǒng)進(jìn)化、群體結(jié)構(gòu)和主成分分析將芥菜分為三大類和六個(gè)遺傳類群。綜合核基因組和胞質(zhì)基因組系統(tǒng)進(jìn)化分析、考古發(fā)掘和歷史文獻(xiàn)以及種群動(dòng)態(tài)分析，研究團(tuán)隊(duì)重建了芥菜的起源和馴化歷史。芥菜于8000—14000年前起源于西亞，由西向東沿三條獨(dú)立路徑傳播，通過基因突變和漸滲雜交演化出六個(gè)不同的類群。約2500—5120年前，根芥首先從野生芥菜中演化出來，推測(cè)其在蒙古國和中國東北被馴化。野生芥菜被馴化為第三群籽芥，從阿富汗北部沿草原路線向東傳播，經(jīng)河西走廊傳入西藏。在其傳播過程中，經(jīng)基因突變和人工選擇演化出第二群黃籽芥菜。同時(shí)，籽芥從阿富汗南部傳播到印度次大陸，在那里被馴化為第六群印度芥菜。印度芥菜向東擴(kuò)散，形成了大葉芥菜，進(jìn)一步向東傳入中國西南地區(qū)，演化不同類型的第五群葉用芥菜，并于18世紀(jì)在四川盆地由葉用芥菜馴化出莖用芥菜。第四群油用芥菜則由第二群與第五群雜交、馴化而來，它繼承了第二群的黃色種子顏色和胞質(zhì)基因組與第五群的早熟特性。
研究團(tuán)隊(duì)最后利用選擇消除和全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定出12個(gè)共同的控制開花期候選基因，對(duì)其中2個(gè)候選基因VIN3和SRR1進(jìn)行單倍型分析，分析表明它們?cè)诮娌说膫鞑ズ婉Z化過程中共同進(jìn)化，揭示了芥菜在開花期上對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。此外團(tuán)隊(duì)對(duì)籽用、莖用和根用芥菜的基因組特有選擇區(qū)域和候選基因分析后，發(fā)現(xiàn)芥菜中適應(yīng)了當(dāng)?shù)毓庵芷诘幕驅(qū)е路N子大小的改變，生長素信號(hào)傳導(dǎo)、糖轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞分裂和細(xì)胞擴(kuò)張等方面的基因決定根、莖膨大。
高質(zhì)量黃籽芥菜參考基因組和重測(cè)序鑒定的不同類型芥菜的基因組變異為芥菜基因組學(xué)研究建立了平臺(tái)，為尋找新的基因提供了線索。鑒定出的新基因、單倍型為不同用途芥菜的基因組選擇育種提供了基因資源和科學(xué)依據(jù)，有助于提高育種效率、加速芥菜育種進(jìn)程。
（本報(bào)記者 禹愛華 本報(bào)通訊員 庹煉 康雷）
