我國科學家揭示甘藍變種快速馴化的隱藏驅動力

近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所蔬菜分子設計育種創新團隊和甘藍類蔬菜遺傳育種創新團隊，聯合荷蘭瓦赫寧根大學植物育種系生長與發育團隊，在國際著名期刊Nature Genetics上發表題為“Largescale gene expression alterations introduced by structural variation drive morphotype persification in Brassica oleracea”的研究論文，構建了包含所有變種類型的甘藍泛基因組，揭示了甘藍變種快速馴化的隱藏驅動力，獲得了一批重要性狀的關鍵基因。

甘藍進化樹和代表性材料以及結構變異引起的基因表達改變。

甘藍類蔬菜作物種類眾多，包括結球甘藍（圓白菜）、花椰菜、青花菜、芥藍、苤藍、羽衣甘藍、抱子甘藍等十余種變種類型，在世界范圍內廣泛種植，是我國最重要的一大類蔬菜作物之一。甘藍類蔬菜的形態變異十分豐富，如結球甘藍由多層葉片包裹形成的葉球，抱子甘藍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，苤藍莖基部膨大形成的肉質球莖等。

盡管類型豐富多樣，其馴化歷史相對較短（2500年以內，部分約500年）。與其他作物相比，甘藍類蔬菜具有形態類型快速多樣化馴化的特征。甘藍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，揭示甘藍類蔬菜快速馴化的驅動力，解析調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問題，對于甘藍類蔬菜的分子設計育種具有重要意義。

該研究為甘藍變種形成的馴化機制提供了新的見解，研究中建立的“結構變異基因表達改變表型變異”的調控模型，加深了對于結構變異調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”這一重大科學問題具有重要意義。另外，研究成果首次揭示了基因表達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。

中國科學院院士錢前表示，這項研究揭示了結構變異（SV）調控基因表達是甘藍多樣性進化的“分子加速器”這一重要規律。甘藍群體中的結構變異能夠改變重要性狀調控基因的表達劑量，進而驅動一系列甘藍形態多樣性的形成。這一規律具有普遍性，相關成果不僅為農作物的應用基礎研究提出了新的方向，也為未來種質創制與育種策略的制訂提供了新思路。

中國科學院院士黃三文稱，這項研究率先揭示了基因表達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領域處于國際領先地位。