我國科學(xué)家揭示甘藍(lán)變種快速馴化的隱藏驅(qū)動力

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所蔬菜分子設(shè)計育種創(chuàng)新團(tuán)隊和甘藍(lán)類蔬菜遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊，聯(lián)合荷蘭瓦赫寧根大學(xué)植物育種系生長與發(fā)育團(tuán)隊，在國際著名期刊Nature Genetics上發(fā)表題為“Largescale gene expression alterations introduced by structural variation drive morphotype persification in Brassica oleracea”的研究論文，構(gòu)建了包含所有變種類型的甘藍(lán)泛基因組，揭示了甘藍(lán)變種快速馴化的隱藏驅(qū)動力，獲得了一批重要性狀的關(guān)鍵基因。

甘藍(lán)進(jìn)化樹和代表性材料以及結(jié)構(gòu)變異引起的基因表達(dá)改變。

甘藍(lán)類蔬菜作物種類眾多，包括結(jié)球甘藍(lán)（圓白菜）、花椰菜、青花菜、芥藍(lán)、苤藍(lán)、羽衣甘藍(lán)、抱子甘藍(lán)等十余種變種類型，在世界范圍內(nèi)廣泛種植，是我國最重要的一大類蔬菜作物之一。甘藍(lán)類蔬菜的形態(tài)變異十分豐富，如結(jié)球甘藍(lán)由多層葉片包裹形成的葉球，抱子甘藍(lán)腋芽分化形成的小葉球，青花菜、花椰菜莖頂端分化形成的巨大花球，苤藍(lán)莖基部膨大形成的肉質(zhì)球莖等。

盡管類型豐富多樣，其馴化歷史相對較短（2500年以內(nèi)，部分約500年）。與其他作物相比，甘藍(lán)類蔬菜具有形態(tài)類型快速多樣化馴化的特征。甘藍(lán)類蔬菜在較短的馴化過程中形成異常豐富表型變異的機制尚不清楚。因此，揭示甘藍(lán)類蔬菜快速馴化的驅(qū)動力，解析調(diào)控不同變種分化和特異性狀形成的遺傳機制是亟待解決的科學(xué)問題，對于甘藍(lán)類蔬菜的分子設(shè)計育種具有重要意義。

該研究為甘藍(lán)變種形成的馴化機制提供了新的見解，研究中建立的“結(jié)構(gòu)變異基因表達(dá)改變表型變異”的調(diào)控模型，加深了對于結(jié)構(gòu)變異調(diào)控性狀形成機制的理解，對于回答“植物表型多樣化是如何形成的”這一重大科學(xué)問題具有重要意義。另外，研究成果首次揭示了基因表達(dá)劑量是基因丟失或功能變異之外的馴化選擇作用的重要對象，對于其他作物的馴化研究具有參考價值。

中國科學(xué)院院士錢前表示，這項研究揭示了結(jié)構(gòu)變異（SV）調(diào)控基因表達(dá)是甘藍(lán)多樣性進(jìn)化的“分子加速器”這一重要規(guī)律。甘藍(lán)群體中的結(jié)構(gòu)變異能夠改變重要性狀調(diào)控基因的表達(dá)劑量，進(jìn)而驅(qū)動一系列甘藍(lán)形態(tài)多樣性的形成。這一規(guī)律具有普遍性，相關(guān)成果不僅為農(nóng)作物的應(yīng)用基礎(chǔ)研究提出了新的方向，也為未來種質(zhì)創(chuàng)制與育種策略的制訂提供了新思路。

中國科學(xué)院院士黃三文稱，這項研究率先揭示了基因表達(dá)劑量作為馴化作用對象的馴化選擇新模式，是對基因丟失或功能變異等馴化作用對象的重要補充，研究成果可為其他作物的馴化研究等提供參考。同時，這一成果也再次證明我國在十字花科基因組學(xué)領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。