農(nóng)學(xué)院張明方/楊景華教授發(fā)現(xiàn)MYB28基因拷貝數(shù)變異決定多倍體芥菜硫苷積累的新機(jī)制
十字花科芥菜（Brassica juncea，2n=36，AA）是典型的異源四倍體作物，也是我國重要的加工鮮食兼用型特色蔬菜，常年栽培面積1900萬畝左右。芥菜除可鮮食外，大多用于加工，具有獨(dú)特的風(fēng)味而深受消費(fèi)者的青睞，如重慶、四川和浙江的榨菜、江浙一帶的梅干菜和貴州獨(dú)山鹽酸菜等特產(chǎn)。硫代葡萄糖苷（硫苷）是一種含硫和氮的植物次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于白菜、甘藍(lán)和芥菜等十字花科植物，硫苷不同組份決定了不同風(fēng)味品質(zhì)的形成。芥菜風(fēng)味成分主要為硫苷的降解產(chǎn)物異硫氰酸酯（isothiocyanates，ITCs）。此外，油用芥菜種子為消除抗?fàn)I養(yǎng)的硫苷組份，低硫苷含量是其重要的育種目標(biāo)之一。
近日，國際高影響力雜志Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院張明方/楊景華教授題為“Genomic signatures of vegetable and oilseed allopolyploid?Brassica juncea?and genetic loci controlling the accumulation of glucosinolates”的研究論文。
該研究在首次完成榨菜基因組組裝以及硫苷等品質(zhì)成分的基因組選擇基礎(chǔ)上（NatureGenetics，2016），通過SMRT、Hi-C和genome-ordered graphical genotypes?（GOGGs）等技術(shù)將榨菜基因組組裝提升到染色體級(jí)水平，同時(shí)報(bào)道了低硫苷油用芥菜變種的染色體水平基因組。通過基于ONT技術(shù)的群體重測序和比較基因組，系統(tǒng)比較了菜用和油用芥菜群體基因組結(jié)構(gòu)變異（structural variation，SV），挖掘到包括1, 354個(gè)高可信度的插入／缺失/重復(fù)／倒置／易位等變異，為菜用芥和油用芥兩個(gè)典型分化群體的演化提供了基因組變異基礎(chǔ)。通過SGS-GWAS（scored genomic SNPs based GWAS）基因定位方法，首次在染色體A02和A09上定位挖掘到控制芥菜硫苷積累的關(guān)鍵遺傳位點(diǎn)MYB28（HAG1），深入分析發(fā)現(xiàn)MYB28基因的拷貝數(shù)變異（copy number variations，?CNVs）是導(dǎo)致芥菜種群中硫苷積累差異的原因，該基因的拷貝數(shù)變異在低硫苷芥菜群體中普遍存在。該研究發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步闡明芥菜特殊風(fēng)味品質(zhì)性狀的基因組進(jìn)化和分子遺傳機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，對芥菜風(fēng)味品質(zhì)和油脂質(zhì)量的分子遺傳改良具有重要科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。
此外，課題組近幾年在芥菜種內(nèi)演化、葉芥菜分枝和榨菜瘤狀莖形成等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成和抗蕪菁花葉病毒病關(guān)鍵基因挖掘等方面取得系列階段性成果，先后在Molecular Plant（2018）、Plant?BiotechnologyJournal（2019）、Plant?Journal（2017、2020）、Plant?Cell and Environment（2021）、Communications Biology（2020）等國際知名雜志上發(fā)表，部分成果獲得了2019年度浙江省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
????楊景華教授為論文的第一作者，張明方教授為論文的第一通訊作者，博士生李漳萍參與了研究工作。此外，英國約克大學(xué)Ian Bancroft教授和北京農(nóng)林科院何洪巨研究員為論文的共同通訊作者。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34448350/
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