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中国农业大学园艺学院林涛团队联合天津市农业科学院揭示花椰菜分步驯化历程与花球形成分子机制

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-05-21  来源:中国农业大学  浏览次数:36
核心提示:5月7日,中国农业大学园艺学院林涛团队联合天津市农业科学院花椰菜育种创新团队与农业基因组学孙德岭和陈锐团队,在国际著名期刊《自然·遗传学》(Nature Genetics)上发表了花椰菜的最新科研成果《花椰菜基因组学揭示花球形成机制》。
  中国农大新闻网讯 5月7日,中国农业大学园艺学院林涛团队联合天津市农业科学院花椰菜育种创新团队与农业基因组学孙德岭和陈锐团队,在国际著名期刊《自然·遗传学》(Nature Genetics)上发表了花椰菜的最新科研成果《花椰菜基因组学揭示花球形成机制》(Genomic analyses reveal the stepwise domestication and genetic mechanism of curd biogenesis in cauliflower)。
 
  花椰菜是非常独特的、以花序分生组织为食的高附加值健康蔬菜,其膨大的花球富含抗癌活性物质与多种营养成分,深受中西方消费者喜爱,全球产销量逐年攀升。作为甘蓝的一个亚种,花椰菜的驯化历史较短(约2500年)、遗传背景狭窄、种质资源匮乏且利用率低,分子辅助育种技术应用近乎空白。相对其他蔬菜作物,花椰菜的基础研究薄弱,基因组学相关研究严重滞后。当前,对花椰菜种群结构、驯化历史、花球形成和重要农艺性状调控机理的解析,是该物种亟待解决的重要科学问题。因此,基于多组学大数据技术开展花椰菜群体遗传学研究,揭示其驯化与分化历程,解析花球形成与重要农艺性状的分子调控机制,对推动花椰菜育种技术体系迭代与理解花器官特化发育具有重要意义。
 
  为揭示花椰菜的复杂驯化历史和挖掘重要农艺性状的基因,研究团队更新了花椰菜C-8参考基因组V2,并收集了目前世界上类型最全(971)的花椰菜种质资源(近缘种和栽培种),构建了世界上第一张花椰菜全基因组变异组图谱;利用基因组大数据详细划分了花椰菜种群结构,揭示了花椰菜经历单向的逐步驯化历程:无花球(Curdless)形成绿色花球(Green-curd)的Curd-emergence阶段,以及进一步驯化为白色花球(White-curd)的Curd-improvement阶段,并发现花球形成过程可能与多种信号途径和环境因子密切相关;通过表型精准鉴定和全基因组关联分析获得了一批与花椰菜生物量、花球属性、以及抗病性等重要农艺性状相关的候选基因和位点,其中分子生物学和遗传学等试验证明锌指蛋白( BOB06G135460 )通过影响茎部薄壁皮层细胞大小正向调控植株生物量,这一研究结果为花椰菜宜机化采收与增产定向育种提供了重要基因资源。
 
  综上所述,这项研究依托丰富的花椰菜种质资源,建立了涵盖海量分子标记的组学数据库,初步阐明了花椰菜驯化历程与花球形成分子机制,为花器官发育、花序分生组织特化、花形态建成等基础研究领域提供了重要线索。该项目研究成果不仅填补了花椰菜基础研究领域的多项空白,还在花椰菜种质资源利用、良种创制与种源自主可控方面具有重要的实际应用价值。
 
  天津市农业科学院生物所陈锐研究员、中国农业大学园艺学院联培博士研究生陈克、天津市农业科学院蔬菜所姚星伟研究员、张小丽副研究员为论文共同第一作者;天津市农业科学院蔬菜所孙德岭研究员、中国农业大学园艺学院林涛教授、天津市农业科学院生物所陈锐研究员为论文共同通讯作者。
 
关键词: 花椰菜 基因 天津
 

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