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光明日报北京6月11日电（记者杨舒）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”。近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员王晓武、武剑团队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、芥菜等蔬菜更精准地遗传改良提供了“导航图”。
什么是芸薹属作物？它的“家族成员”包括白菜、油菜、芥菜、甘蓝等大家熟知的蔬菜。科研人员将它们的基因组关系梳理为两层：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（如白菜、油菜、芥菜）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，白菜这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已传遍全球，其真正的“老家”在哪儿？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。
由此，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”，研究人员清晰地复原了“A”基因组的演化与扩散路线。
研究团队发现，携带“A”基因组的白菜类作物起源于中西亚，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。其中的一条路线一路向东，最终在中国被驯化出包心的大白菜；另一条路线一路向西，演化出耐寒的欧洲芜菁以及意大利菜心等；还有一条路线一路向南，在印度次大陆诞生了独特的黄沙逊油菜。该研究团队还发现，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。这些发现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。
此外，研究团队还发现，白菜为了保持后代活力，进化出了一套拒绝“近亲结婚”的机制，也就是“自交不亲和性”。白菜调控自交不亲和的“S位点”极其巧妙，不同的品种其S位点形成了各不相同的“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。
“这项研究不仅探索了基础科学问题，更有重大的应用价值。”王晓武表示，本次发现就像一张高精度的“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，有助于更快地培育出更高产、更营养、更能适应气候变化的蔬菜新品种，丰富老百姓的“菜篮子”。
编辑：肖潇 责任编辑：刘亮
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