华中农大傅廷栋院士团队与密苏里大学合作揭示甘蓝型油菜的起源与演化！

来源：植物生物技术

6月28日，国际学术期刊《Nature Communications》在线发表了密苏里大学和华中农业大学傅廷栋教授团队的合作研究论文“Transcriptome and organellar sequencing highlights the complex origin and diversification of allotetraploid Brassica napus”，在揭示甘蓝型油菜的起源和演化研究上获得新进展。

甘蓝型油菜是一个非常“年轻”的物种， 大约6800到12,500年前，它是白菜（AA, 2N=20）和甘蓝（CC, 2N=18）天然杂交、自然加倍而形成的异源四倍体（AACC, 2N=38）。甘蓝型油菜是一种重要的经济作物，它和另外两个亚种（芜菁甘蓝，西伯利亚羽衣甘蓝）同属于Brassica napus，可作为食用油或蔬菜为人类所利用，全球年产值超过410亿美元。由于自然界中没有（至少到目前为止还没有发现）甘蓝型油菜的野生种质资源，其起源和进化的研究一直是一大难题。

该项目研究人员利用183B.napus(包含rapeseed, rutabaga 和Siberian kale)，112个B.rapa和 62 个B. oleracea及野生种为材料，利用RNA-seq技术获得了372,546个高质量的SNPs，用于进行群体的遗传多样性和选择研究。其中A亚基因组中存在219,164 (58.83%)个SNPs，C亚基因组中存在 153,382 (41.17%) 个SNPs,线粒体和叶绿体基因组的信息也被用于分析。群体遗传结构分析表明，Brassica napus存在六种不同的类型（图1），且都是由欧洲冬油菜演化而来，这些不同的类型之间广泛存在着admixture。

图1. 183个B. napus 品种群体遗传结构分析 

在Brassica napus演化为三个亚种的过程中，Brassica  napus与其祖先种白菜之间也存在着基因渗入。通过对不同类型Brassica napus基因组中selective sweep区域的检测发现，在它们多样化过程中有不同的基因受到了选择（图2）。进一步的基因表达分析表明，这些受选择基因导致不同代谢通路的下游基因发生了差异表达。这一系列的变化导致Brassica napus产生了不同生长习性和不同形态类型的亚种，研究特别关注了与春化、根膨大、叶形态相关的基因。论文的研究结果对于探讨油菜种内和种间关系，了解其历史和发展趋势以及拓展、保存油菜种质资源具有重要意义。

B. napus分化为三个亚种的过程中受到选择的基因

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室安宏博士和亚利桑那大学的祁新帅博士为并列第一作者，密苏里大学的J. Chris Pires教授和华中农业大学的易斌教授为共同通讯作者。该研究得到了National Science Foundation和华中农业大学自主创新基金的资助。