與結球白菜馴化相關的重要候選基因的鑒定

　　021年5月31日，Genome Biology（IF3y=12.683）在線發表了中國農業科學院蔬菜花卉研究所王曉武團隊完成的題為“Impacts of allopolyploidization and structural variation on intraspecific diversification in Brassica rapa”（異源多倍體和結構變異對白菜種內分化的影響）的研究論文。這是王曉武團隊繼白菜基因組草圖和基因組重測序分析成果之后，在白菜泛基因組研究方面的最新研究成果。

　　白菜是蕓薹屬重要蔬菜，種內多樣性極高。本研究基于重測序數據，選擇了大白菜、小白菜、菜心、油用白菜和蕪菁等16份不同類型的白菜資源材料，進行基因組從頭組裝，結合已發表的大白菜和油用白菜參考基因組，構建了由18個代表性材料組成的白菜泛基因組（圖1）。進一步，通過構建整合結構變異的圖形基因組，鑒定到與大白菜葉球馴化相關的重要候選基因（圖2）。

　　圖1. 524個白菜品種親緣關系

　　研究人員測序組裝了野生種“青葉苧麻”和栽培種“中飼苧1號”基因組，得到兩個高質量的基因組。通過序列比較發現兩個基因組存在大量序列變異。研究人員進一步對14個野生苧麻種質和46個栽培種進行重測序，并構建了苧麻的基因組變異圖譜。通過野生和栽培種苧麻基因組組裝和比較，結合群體變異組分析，科研人員發現了多個與纖維產量相關的基因組片段具有清晰的馴化選擇印跡。

　　圖2. BrPIN3.3中的結構變異與大白菜葉球馴化相關

　　除此之外，本研究發現白菜種內分化過程中，基因偏向性丟失持續進行，并導致白菜亞基因組優勢在繼續擴大。上述結果進一步說明，除“兩步演化”導致白菜亞基因組優勢形成之外，基因組組成可能是導致亞基因組優勢形成的另一個重要因素（圖3）。

　　圖3. 白菜種內分化過程中基因丟失特點

　　通過開展白菜結球性狀選擇分析，該研究鑒定了與結球白菜馴化相關的重要候選基因，這些基因不僅加深了對葉球形成馴化的認識，也有助于促進大白菜育種研究。同時，該研究獲得的白菜物種豐富的基因組變異也將有助于挖掘更多與重要農藝性狀相關的基因，為白菜分子標記輔助育種奠定了重要基礎。

　　 中國農業科學院蔬菜花卉研究所王曉武研究員為論文通訊作者，該科研團隊多年從事蕓薹屬物種的研究。博士生蔡旭和常立春為共同第一作者。本研究得到了國家自然科學基金（31630068），國家重點研究項目計劃（2016YFD0100307）和中國農業科學院科技創新工程的支持。