中国农科院、华大基因联合发表Nature Genetics新文章

　　

生物通报道  2011年8月29日，最新一期出版的《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志刊登了由中国科学家主导，通过国际合作完成的白菜全基因组研究成果，这标志着我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得了国际领先的地位。

整个研究项目是由中国农业科学院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳华大基因研究院主导，英国、韩国、加拿大、美国、法国、澳大利亚等国家组成的“白菜基因组测序国际协作组”（Brassica rapa Genome Sequencing Project Consortium, BrGSPC）共同合作完成。该项目研究得到了科技部基础司、农村司和国际合作司、财政部科教文卫司、农业部科教司、国家自然科学基金委等部委的大力支持。

白菜类蔬菜包括结球白菜、小白菜、菜心和芜菁等形态各异的一大类蔬菜，其中结球白菜和小白菜是我国栽培面积和消费量最大的蔬菜作物。我国是世界最大的白菜生产国，目前大白菜和小白菜栽培面积已超过400万公顷，总产量约12,000万吨，在我国的蔬菜供应中具有举足轻重的地位。白菜在韩国、日本以及东南亚各国也是主要的蔬菜。此外，白菜（A基因组）还是世界上最主要的油料作物油菜（由AC基因组组成的异源四倍体）和油料蔬菜兼用作物芥菜（由AB基因组组成的异源四倍体）的基本种。因此，白菜全基因组测序的完成对白菜类作物和其它芸薹属类作物的遗传改良具有重要的意义。

根据Eurekalert的报道，中国农业科学院蔬菜花卉研究所联合油料作物研究所和深圳华大基因研究院于2008年10月启动白菜基因组测序项目，2009年9月鉴于我国开展的白菜基因组测序取得重大进展，BrGSPC正式决定终止原有的所有测序活动，以中国测定的白菜基因组序列为A基因组参考序列。

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在完成白菜基因组组装的基础上，我国科学家联合国际同盟进一步开展了白菜基因组注释、比较基因组学、基因组进化和各种相关的生物学分析。分析结果表明，白菜基因组大小为约485Mb（由于重复序列的分布过于集中，因此实际组装的长度为285Mb，基因组覆盖度大于98%），共包含约4万多个基因；白菜的祖先种与模式物种拟南芥非常相似，它们大约在1300－1700万年前发生了分化，两者依然维持着良好的基因之间的线性对应关系；白菜基因组存在3个类似但基因密度明显不同的亚基因组，其中一个亚基因组密度显著高于另外两个亚基因组，推测白菜基因组在进化过程中经历了两次全基因组复制事件与两次基因丢失的过程。研究还发现，白菜在基因组发生复制之后，与器官形态变异有关的生长素相关基因发生了显著的扩增，白菜基因组复制导致了许多与形态变异有关的基因保留更多拷贝，这可能是白菜类蔬菜具有丰富的根、茎、叶形态变异的根本原因，这一成果对研究不同产品器官的形成与发育具有重要价值。

白菜是迄今为止测定的与模式物种拟南芥亲缘关系最近的物种。拟南芥是目前世界上研究的最为透彻的物种，大量的拟南芥基因功能得到了阐明。由于白菜基因与拟南芥基因存在高度的相似性，白菜基因组的测定为利用丰富的拟南芥基因的功能信息架起了桥梁，这为利用模式物种信息进行栽培作物的改良奠定了良好的基础，将极大的促进白菜类作物和其它芸薹属作物的遗传改良。白菜全基因组序列图谱的完成进一步丰富了蔬菜遗传育种理论，有利于促进我国白菜类作物的遗传改良，对巩固和提高我国白菜类作物育种的国际领先地位有着十分重要的作用。

生物通推荐原文摘要：

The genome of the mesopolyploid crop species Brassica rapa

We report the annotation and analysis of the draft genome sequence of Brassica rapa accession Chiifu-401-42, a Chinese cabbage. We modeled 41,174 protein coding genes in the B. rapa genome, which has undergone genome triplication. We used Arabidopsis thaliana as an outgroup for investigating the consequences of genome triplication, such as structural and functional evolution. The extent of gene loss (fractionation) among triplicated genome segments varies, with one of the three copies consistently retaining a disproportionately large fraction of the genes expected to have been present in its ancestor. Variation in the number of members of gene families present in the genome may contribute to the remarkable morphological plasticity of Brassica species. The B. rapa genome sequence provides an important resource for studying the evolution of polyploid genomes and underpins the genetic improvement of Brassica oil and vegetable crops.