白菜基因組研究取得重大進展

8月29日，國際權威學術期刊《自然-遺傳學（Nature Genetics）》在線發表了白菜全基因組研究論文（The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa）。此項成果是在中國農業科學院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳華大基因研究院主導下，由中國、英國、韓國、加拿大、美國、法國、澳大利亞等國家組成的“白菜基因組測序國際協作組”共同完成，是繼黃瓜基因組測序和馬鈴薯基因組測序項目后，由中國主導、通過國際合作完成的蔬菜領域基因組研究的又一重大成果，標志著我國以白菜類作物為代表的蕓薹屬作物基因組學研究取得了國際領先地位。

2003年1月，在美國圣地亞哥，由英國、法國、澳大利亞、韓國、加拿大、美國、中國、德國等國際上主要的十字花科蕓薹屬作物（白菜、甘藍、油菜等）研究強國組成的“多國蕓薹屬基因組項目指導委員會”最早提出了開展蕓薹屬作物基因組測序研究的計劃，同年6月啟動白菜基因組測序計劃，但研究進展非常緩慢。2008年10月，中國農業科學院蔬菜花卉研究所在利用第二代基因組測序技術進行黃瓜基因組測序取得重大進展的基礎上，聯合中國農業科學院油料作物研究所和深圳華大基因組研究院，果斷地啟動了使用新一代技術進行白菜基因組測序的研究。

在完成白菜基因組組裝的基礎上，我國科學家聯合國際同行進一步開展了白菜基因組注釋、比較基因組學、基因組進化和各種相關的生物學分析。分析結果表明，白菜基因組大小約為485Mb，共包含約42 000個基因；白菜的祖先種與模式物種擬南芥非常相似，它們大約在1 300萬～1 700萬年前發生了分化，兩者依然維持著良好的基因之間的線性對應關系；白菜基因組存在3個類似但基因密度明顯不同的亞基因組，其中一個亞基因組密度顯著高于另外兩個亞基因組，推測白菜基因組在進化過程中經歷了兩次全基因組加倍事件與兩次基因丟失的過程。研究發現，白菜在基因組發生加倍之后，與器官形態變異有關的生長素相關基因發生了顯著的擴增，白菜基因組復制導致了許多與形態變異有關的基因存在更多拷貝，這可能是白菜類蔬菜具有豐富的根、莖、葉形態變異的根本原因，這一成果對研究不同產品器官的形成與發育具有重要價值。

據介紹，白菜是迄今為止測定的與模式物種擬南芥親緣關系最近的物種。擬南芥是目前世界上研究得最為透徹的物種之一，大量的擬南芥基因功能得到了闡明。由于白菜基因與擬南芥基因存在高度的相似性，白菜基因組的測定為利用豐富的擬南芥基因的功能信息架起了橋梁，這為利用模式物種信息進行栽培作物的改良奠定了良好的基礎，將極大地促進白菜類作物和其他蕓薹屬作物的遺傳改良。

白菜全基因組序列分析的完成是我國農業領域取得的重大新成果，該項目研究得到了科技部基礎司、農村司、國際合作司、財政部科教文衛司、農業部科教司、國家自然科學基金委等部委的大力支持。