【农民日报】“寻根问祖”破解白菜家族的“前世今生”

一棵看似普通的大白菜，不仅藏着从西域到东亚的万里“漂流记”，还拥有拒绝“近亲结婚”的独门秘籍。6月8日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所王晓武研究员与武剑研究员团队在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表了一项研究成果，首次系统揭示了芸薹属“A”基因组作物的“前世今生”，为白菜、油菜、芥菜等我们熟悉的大众蔬菜餐进行更精准的遗传改良提供了“导航图”。

“A”基因组跨越欧亚三条路线扩散

提到芸薹属，很多人可能觉得陌生，但说到它的“家族成员”——白菜、油菜、芥菜、甘蓝，大家就会恍然大悟。科研人员形象地将它们的基因组关系称为“U三角”模型：白菜（AA）、黑芥（BB）、甘蓝（CC）是三个“老祖宗”，而油菜（AACC）和芥菜（AABB）则是它们“联姻”的后代。

其中，携带“A”基因组的作物最为特殊。它们既是重要的蔬菜，也是重要的油料。考古证据表明，白菜类作物自新石器时代起就陪伴着人类。但问题也来了：由于芸薹属作物在人类历史早期就随着古人类的迁徙传遍全球，其真正的“老家”在哪？它们又是如何演变成今天丰富多样的形态的？这些谜题一直困扰着科学界。

为了解开这个谜团，研究团队构建了一个庞大的“基因档案库”。他们对1601份白菜和86份芥菜进行了基因组重测序，并结合已发表的数据，构建了由3330份材料组成的“A”基因组变异图谱。

这就像给芸薹属家族绘制了一张超级详细的“家谱”。通过分析一段古老的基因组倒位事件作为“信标”，研究人员如同掌握了时间机器，清晰地复原了“A”基因组的演化与扩散路线。

结果令人惊叹：它们并非向一个方向出发。研究团队提出，携带“A”基因组的作物在欧亚大陆上有至少三条主要的扩散路线。这些路线与史前人类的活动轨迹高度重合，仿佛是一条条充满生机的“古丝绸之路”。比如，一路向东，最终在中国被驯化出包心的大白菜；一路向西，演化出耐寒的欧洲芜菁，以及意大利菜心等；一路向南，在印度次大陆诞生了独特的“黄沙逊油菜”。白菜在向东传播过程中，与黑芥杂交形成了芥菜；在向西传播过程中，与甘蓝杂交，形成了油菜。这篇“游记”不仅理清了白菜的起源与驯化历史，也为油菜和芥菜这两大重要经济作物的物种形成提供了全新线索。

拒绝“近亲结婚”保持物种的繁衍活力

如果说“寻根问祖”解答了历史问题，那么研究团队的另一项发现则揭示了植物进化的智慧。

在自然界，很多植物为了保持后代活力，进化出了一套拒绝“近亲结婚”的机制，这就是“自交不亲和性”。那么，白菜的这套“防近亲”系统是怎么运作的呢？

研究人员发现，调控自交不亲和的“S位点”极其巧妙。不同的白菜品种，其S位点拥有极高的单倍型多样性，其内部充满了独特的转座子组成，形成了各不相同的“条形码”序列结构。这种结构保证了不同“S位点”之间不发生重组——也就是说，它们把自己封锁起来，形成了一个“基因组保险箱”。这种结构确保了“近亲不婚”的指令能够稳定、安全地代代相传，这对确保物种的繁衍活力至关重要。

“基因地图”在手，育种不再“盲人摸象”

“这项研究不仅探索了基础科学问题，更有重大的应用价值。”论文通讯作者王晓武研究员表示，团队产出的Pan-Blocks资源和全面的“A”基因组变异数据，就像一张高精度的“基因地图”。

有了这张地图，育种家们可以快速锁定控制白菜产量、品质、抗病性以及开花时间的关键基因。比如，想知道哪种大白菜最耐寒？哪种油菜含油量更高？以前可能需要花费数年在田间地头“大海捞针”，现在则可以借助这张地图精准定位。这意味着，未来我们能更快地培育出更高产、更营养、更能适应气候变化的新品种，让普通百姓的“菜篮子”和“油瓶子”更加丰富和稳定。

作者：农民日报全媒体记者 李丽颖    责任编辑：李婧

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