我校油菜团队与密苏里大学合作揭示甘蓝型油菜的起源与演化

时间:2020-01-08 来源:www.chinawhcycy.com

南湖新闻网(通讯员易斌胡文娟)6月28日,国际学术期刊《Nature Communications》在线发表了密苏里大学与我校油菜团队合作的最新研究成果,题为“转录物和细胞器测序异源四倍体甘蓝型油菜的复杂起源和分化”。甘蓝型油菜起源和进化的研究取得了新进展。亚利桑那大学的齐新帅博士和我们学校的安红博士是共同的主要作者。密苏里大学的克里斯皮雷斯教授和我们学校的易彬教授是这封信的共同作者。

甘蓝型油菜是一个非常“年轻”的物种。大约6800年到年前,它自然杂交并加倍卷心菜(AA,2n=20)和卷心菜(CC,2n=18),形成异四倍体(AACC,2n=38)。甘蓝型油菜是重要的经济作物。它属于甘蓝型油菜和另外两个亚种(芜菁甘蓝和西伯利亚甘蓝)。它可以作为人类食用的油或蔬菜,全球年产值超过410亿美元。由于自然界中没有甘蓝型油菜野生种质资源(至今尚未发现),对其起源和进化的研究一直是个大问题。

本项目研究人员以183株甘蓝型油菜(包括油菜籽、芜菁甘蓝和西伯利亚甘蓝)、112株菜青虫、62株甘蓝和野生种为材料,利用核糖核酸序列技术获得372,546个高质量的单核苷酸多态性(SNPs),用于研究群体的遗传多样性和选择。其中,在A亚基因组中发现219,164个(58.83%)单核苷酸多态性,在C亚基因组中发现153,382个(41.17%)单核苷酸多态性,线粒体和叶绿体基因组信息也被用于分析。群体遗传结构分析表明,甘蓝型油菜有六种不同的类型(图1),它们都是从欧洲冬油菜进化而来的,并且在这些不同类型之间有广泛的混合。

图1。183甘蓝型油菜品种群体遗传结构分析在甘蓝型油菜进化为三个亚种的过程中,甘蓝型油菜与其祖先甘蓝之间也存在基因渗透。通过检测不同类型甘蓝型油菜基因组中的选择性扫描区域,发现在它们的多样化过程中选择了不同的基因(图2)。进一步的基因表达分析表明,这些选择的基因导致不同代谢途径的下游基因的差异表达。这一系列的变化导致了甘蓝型油菜不同生长习性和不同形态类型的亚种的出现。该研究特别关注与春化、根扩大和叶形态相关的基因。本文的研究成果对于探讨油菜的种内和种间关系,了解油菜的历史和发展趋势,扩大和保存油菜种质资源具有重要意义。

图2.b .油菜分化为三个亚种过程中选择的基因

该研究得到国家科学基金和华中农业大学自主创新基金的支持。

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评论者:熊方遒

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