中國農科院NatGenet發表蔬菜育種重大突破

　　大頭菜和白菜有很多共同之處：它們都有緊密包裹起來的葉子，形成一個多葉的頭狀。然而，值得注意的是，這兩種作物起源于兩種不同的蕓薹屬植物， 是由來自不同大洲的農民所使用和馴化。8月15日在《Nature Genetics》發表的一項研究中，來自中國農科院、南京農業大學以及荷蘭瓦赫寧根大學的科學家表明，在歐洲和亞洲馴化的這兩種不同蕓薹屬植物物種，有 時會產生非常相似的作物。中國農科院蔬菜花卉研究所的研究員王曉武和副研究員武劍，以及荷蘭瓦赫寧根大學的Guusje Bonnema博士，是本文共同通訊作者。南京農業大學作物遺傳與種質創新國家重點實驗室位第二完成單位。

　　卷心菜、甘藍和花椰菜都是近緣種，在幾個世紀前由歐洲農民從野生的甘藍祖先馴化而來。在亞洲，一個完全不同的物種——白菜，發展出了外表類似的作物，如白菜、小白菜和蘿卜。該研究小組解釋了這兩個地理位置非常不同的蕓薹屬作物品種，是如何發展出如此多不同的、但卻往往非常相似的作物。

　　雖然作物的馴化是一個漫長而復雜的過程，但是在歷史上有一些罕見的被稱為趨同馴化（convergent domestication）的例子，即屬于不同單源群的成員格子獨立地進化出相似的表型，以適應相似的生存環境。根據本文共同通訊作者、荷蘭瓦赫寧根大學植物育種科 學家Guusje Bonnema的說法，在歐洲和亞洲的白菜作物就是這個過程的一個很好的例子。“這兩個蕓薹屬作物品種顯然都比較容易馴化，有時馴化為很相似的作物，如卷 心菜、蘿卜和大頭菜。在歐洲和亞洲，種植蕓薹屬作物是為了食用它們的花器官，如花椰菜、西蘭花、意大利菜心和菜心。”

　　蕓薹屬物種如此適合于馴養和繁殖，是由于它們基因組的三倍性。這意味著，大的DNA片段與許多基因，一式三份地存在于基因組內。一千六百萬年前，這 種三倍體發展成了蕓苔屬植物的祖先。這些所謂的同源基因能夠確保，基因的變異可以在后代中被選擇。當這發生時，沒有任何的基本功能損失，因為這些功能仍然 由同源基因完成。

　　Bonnema說：“一棵白菜緊緊包裹，可以很好的保存，這意味著葉子被折疊到一起。由于卷心菜含有一個特定基因的三個拷貝，例如，其中一個副本可 以形成一個突變，使得葉子折疊，而其他副本保留其原有的功能。將其與其他沒有最近基因組復制的馴化物種進行比較之后，我們發現，這些物種一般顯示出較少差 異的蔬菜類型。因此，在一個基因中的一個突變是不容易被選擇的，并將會消失。”

　　選育完美的甘藍

　　本研究首次提供證據表明，基因組三倍化，可增加兩個蕓薹屬作物品種的多樣性和趨同馴化的 機會。Bonnema說：“這項研究提供了一個非常棒的視角，來了解馴化如何發揮作用并創造了馴化出新作物的機會。”此外，通過更深入地了解相關基因是如 何運作的，育種者就可以培育出完美的甘藍品種。

　　Bonnema總結說：“知道哪些基因產生了一個更寬或更大的葉片，哪些基因使得葉片向內折疊，可讓我們特異性地選擇這些特性。”