白菜基因组研究取得重大进展

8月29日，国际权威学术期刊《自然-遗传学（Nature Genetics）》在线发表了白菜全基因组研究论文（The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa）。此项成果是在中国农业科学院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳华大基因研究院主导下，由中国、英国、韩国、加拿大、美国、法国、澳大利亚等国家组成的“白菜基因组测序国际协作组”共同完成，是继黄瓜基因组测序和马铃薯基因组测序项目后，由中国主导、通过国际合作完成的蔬菜领域基因组研究的又一重大成果，标志着我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得了国际领先地位。

2003年1月，在美国圣地亚哥，由英国、法国、澳大利亚、韩国、加拿大、美国、中国、德国等国际上主要的十字花科芸薹属作物（白菜、甘蓝、油菜等）研究强国组成的“多国芸薹属基因组项目指导委员会”最早提出了开展芸薹属作物基因组测序研究的计划，同年6月启动白菜基因组测序计划，但研究进展非常缓慢。2008年10月，中国农业科学院蔬菜花卉研究所在利用第二代基因组测序技术进行黄瓜基因组测序取得重大进展的基础上，联合中国农业科学院油料作物研究所和深圳华大基因组研究院，果断地启动了使用新一代技术进行白菜基因组测序的研究。

在完成白菜基因组组装的基础上，我国科学家联合国际同行进一步开展了白菜基因组注释、比较基因组学、基因组进化和各种相关的生物学分析。分析结果表明，白菜基因组大小约为485Mb，共包含约42 000个基因；白菜的祖先种与模式物种拟南芥非常相似，它们大约在1 300万～1 700万年前发生了分化，两者依然维持着良好的基因之间的线性对应关系；白菜基因组存在3个类似但基因密度明显不同的亚基因组，其中一个亚基因组密度显著高于另外两个亚基因组，推测白菜基因组在进化过程中经历了两次全基因组加倍事件与两次基因丢失的过程。研究发现，白菜在基因组发生加倍之后，与器官形态变异有关的生长素相关基因发生了显著的扩增，白菜基因组复制导致了许多与形态变异有关的基因存在更多拷贝，这可能是白菜类蔬菜具有丰富的根、茎、叶形态变异的根本原因，这一成果对研究不同产品器官的形成与发育具有重要价值。

据介绍，白菜是迄今为止测定的与模式物种拟南芥亲缘关系最近的物种。拟南芥是目前世界上研究得最为透彻的物种之一，大量的拟南芥基因功能得到了阐明。由于白菜基因与拟南芥基因存在高度的相似性，白菜基因组的测定为利用丰富的拟南芥基因的功能信息架起了桥梁，这为利用模式物种信息进行栽培作物的改良奠定了良好的基础，将极大地促进白菜类作物和其他芸薹属作物的遗传改良。

白菜全基因组序列分析的完成是我国农业领域取得的重大新成果，该项目研究得到了科技部基础司、农村司、国际合作司、财政部科教文卫司、农业部科教司、国家自然科学基金委等部委的大力支持。