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新手已上路木虫 (职业作家)
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中国农科院发表蔬菜育种重大突破
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大头菜和白菜有很多共同之处：它们都有紧密包裹起来的叶子，形成一个多叶的头状。然而，值得注意的是，这两种作物起源于两种不同的芸薹属植物，是由来自不同大洲的农民所使用和驯化。8月15日在《Nature Genetics》发表的一项研究中，来自中国农科院、南京农业大学以及荷兰瓦赫宁根大学的科学家表明，在欧洲和亚洲驯化的这两种不同芸薹属植物物种，有时会产生非常相似的作物。中国农科院蔬菜花卉研究所的研究员王晓武和副研究员武剑，以及荷兰瓦赫宁根大学的Guusje Bonnema博士，是本文共同通讯作者。南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室位第二完成单位。点击阅读中国农科院的其他研究成果：中国农科院Nature子刊CRISPR新成果；中国农科院水稻研究刊登国际主流期刊；中国农科院用CRISPR实现大豆基因组编辑。 卷心菜、甘蓝和花椰菜都是近缘种，在几个世纪前由欧洲农民从野生的甘蓝祖先驯化而来。在亚洲，一个完全不同的物种——白菜，发展出了外表类似的作物，如白菜、小白菜和萝卜。该研究小组解释了这两个地理位置非常不同的芸薹属作物品种，是如何发展出如此多不同的、但却往往非常相似的作物。 虽然作物的驯化是一个漫长而复杂的过程，但是在历史上有一些罕见的被称为趋同驯化（convergent domestication）的例子，即属于不同单源群的成员格子独立地进化出相似的表型，以适应相似的生存环境。根据本文共同通讯作者、荷兰瓦赫宁根大学植物育种科学家Guusje Bonnema的说法，在欧洲和亚洲的白菜作物就是这个过程的一个很好的例子。“这两个芸薹属作物品种显然都比较容易驯化，有时驯化为很相似的作物，如卷心菜、萝卜和大头菜。在欧洲和亚洲，种植芸薹属作物是为了食用它们的花器官，如花椰菜、西兰花、意大利菜心和菜心。” 芸薹属物种如此适合于驯养和繁殖，是由于它们基因组的三倍性。这意味着，大的DNA片段与许多基因，一式三份地存在于基因组内。一千六百万年前，这种三倍体发展成了芸苔属植物的祖先。这些所谓的同源基因能够确保，基因的变异可以在后代中被选择。当这发生时，没有任何的基本功能损失，因为这些功能仍然由同源基因完成。 Bonnema说：“一棵白菜紧紧包裹，可以很好的保存，这意味着叶子被折叠到一起。由于卷心菜含有一个特定基因的三个拷贝，例如，其中一个副本可以形成一个突变，使得叶子折叠，而其他副本保留其原有的功能。将其与其他没有最近基因组复制的驯化物种进行比较之后，我们发现，这些物种一般显示出较少差异的蔬菜类型。因此，在一个基因中的一个突变是不容易被选择的，并将会消失。” 选育完美的甘蓝 本研究首次提供证据表明，基因组三倍化，可增加两个芸薹属作物品种的多样性和趋同驯化的机会。Bonnema说：“这项研究提供了一个非常棒的视角，来了解驯化如何发挥作用并创造了驯化出新作物的机会。”此外，通过更深入地了解相关基因是如何运作的，育种者就可以培育出完美的甘蓝品种。 Bonnema总结说：“知道哪些基因产生了一个更宽或更大的叶片，哪些基因使得叶片向内折叠，可让我们特异性地选择这些特性。” |
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