古老芥菜身世与百变之谜破解,原来是这样
来源:新湖南客户端.动态
2021-09-07 22:00:04

湖南日报·新湖南客户端9月7日讯(记者 余蓉 通讯员 庹炼 康雷)芥菜是我国一种重要的经济作物,用作油料、蔬菜和调味品。然而,由于芥菜的遗传学起源与其基因组变异仍是未解之谜,人工优质育种的难关仍未突破。

为攻破这一难题,湖南农业大学刘忠松教授团队联合中国农业科学院油料作物研究所华玮研究员团队等国内外多家单位,进行了一系列研究,近日成功揭示了芥菜多样性变异的遗传基础,解决了芥菜起源和驯化过程的科学争议,为芥菜种质资源利用和基因组选择育种奠定了基础。成果论文于9月6日在国际著名学术期刊Nature Genetics发表。

破解芥菜身世之谜:8000—14000年前在西亚(中东)起源

芥菜起源于亚洲,但起源于亚洲何处却争议了上百年,学界有中东、中亚和中国三种不同的观点。芥菜已驯化出数十种不同类型,其基因组变异也不为人知。

为阐明芥菜的遗传变异,作者对全球38个国家和地区的480份芥菜种质进行了基因组重测序,将其分为三大类和六个遗传类群。通过研究分析,作者重建了芥菜的起源和驯化历史。

(芥菜的物种形成和驯化传播)

芥菜于8000—14000年前在西亚(中东)地区起源,由西向东沿三条独立路径传播。

约2500—5120年前,第一群根芥首先从野生芥菜中演化出来,推测其在蒙古和中国东北被驯化。

野生芥菜被驯化为第三群籽芥,从阿富汗北部沿草原路线向东传播,经河西走廊传入西藏。在其传播过程中,演化出第二群黄籽芥菜。

同时,第三群籽芥从阿富汗南部传播到印度次大陆,在那里被驯化为第六群印度芥菜。

印度芥菜向东扩散,形成了大叶芥菜,进一步向东传入中国西南地区,演化不同类型的第五群叶用芥菜,并于十八世纪在四川盆地由叶用芥菜驯化出茎用芥菜。

第四群油用芥菜则由第二群与第五群杂交、驯化而来,继承了黄色种子颜色和早熟特性。

揭示百变之源:具有12个控制开花期候选基因

作者通过鉴定分析,发现了12个共同的控制开花期候选基因,发现它们在芥菜的传播和驯化过程中共同进化,揭示了芥菜在开花期上对环境的适应。

作者进一步研究发现,芥菜中适应了当地光周期的基因导致了种子大小的改变,生长素信号传导、糖转运、细胞分裂和细胞扩张等方面的基因决定根、茎膨大。

该研究为收集和利用芥菜种质资源提供了指南,为寻找新的基因提供了线索,将有助于提高育种效率、加速芥菜育种进程。

此外,该研究对我国特有的芥菜型黄籽地方品种“四川黄籽”开展全基因组测序,组装了高质量基因组,在基因组组装大小、含N比例、连续性和挂载率等方面,均优于之前发表的中国茎用芥菜和印度油用芥菜基因组。

[责编:周阳乐]

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