發(fā)布時間： 2016年09月12日
9月6日，《自然-遺傳》（Nature Genetics）雜志在線發(fā)表了浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院園藝系教授張明方團隊的最新研究成果，課題組通過高通量測序技術(shù)，繪制了世界上第一張榨菜全基因組圖譜，并從基因組選擇與進化層面解答了榨菜“家鄉(xiāng)味”的成因，這一進展將對芥菜類蔬菜作物的改良產(chǎn)生重要意義。
菜用芥菜是我國重要的加工蔬菜，榨菜和雪里蕻、大頭菜等都屬于不同的變種，它們在浙江、四川、重慶等南方許多省市廣泛栽培。那么榨菜、梅干菜的“家鄉(xiāng)味”，是受什么基因影響呢？通過全基因組分析，課題組找到了兩組同源基因序列，“其中一組與硫代葡糖糖苷代謝有關(guān)，它們發(fā)生了差異化進化，這就是為什么我們有的榨菜聞起來香，有的香味不明顯。另外一組則與油脂代謝有關(guān)，決定著油用芥菜的產(chǎn)油量和油脂的組分。”
據(jù)論文第一作者楊景華副教授介紹，多倍化是植物進化中的普遍現(xiàn)象。半個世紀以來，眾多學者以小麥、棉花、油菜等為模式作物，對復雜基因組組裝和同源基因表達進行了廣泛研究，但尚未揭示多倍體物種中同源基因表達與選擇的機制。這種機制，終于通過我國的“鄉(xiāng)土”作物榨菜得到了揭示：異源多倍體芥菜亞基因組間呈非對稱進化，亞基因組間同源基因中具有顯著表達差異的基因表現(xiàn)出更快的進化速率，這些基因在菜用和油用芥菜分化中受到選擇。
張明方認為，榨菜全基因組信息的解析不但可以推動芥菜類蔬菜作物分子育種的進程，同時，還能以從理論上預測重要農(nóng)業(yè)性狀的選擇，推動對基因組育種的認識和應用?！拔覀儗⑦M一步尋找植物性狀與基因序列之間對應的關(guān)系，將來，我們就可以在實驗室里精準地進行分子設(shè)計育種，加速新品種選育的進程?！?/p>
“例如，田間的榨菜有的抗病能力強，有的則很容易遭到病害，我們會試圖找到?jīng)Q定抗病能力的基因，通過分子育種的方式對作物進行改良?！睏罹叭A說，“課題組還試圖通過找到控制榨菜膨大部位的基因，來‘設(shè)計’膨大部位所在的高度，以便于機械化采收?！?/p>
《自然-遺傳》的外審專家認為，“這些亞基因組間具有表達差異的同源基因?qū)Χ啾扼w演化起著重要作用，可用于作物改良的目標基因的選擇?！?/p>
據(jù)介紹，該研究與北京百邁客生物科技有限公司、中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所、美國內(nèi)布拉斯加大學、澳大利亞西澳大學、印度德里大學等國內(nèi)外科研單位廣泛合作。該項研究成果得到了浙江省科技計劃公益技術(shù)研究農(nóng)業(yè)項目、農(nóng)業(yè)部財政專項和國家自然科學基金等項目的支持。
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