■新聞緣起
近期由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳華大基因研究院主導(dǎo)，英國、韓國、加拿大、美國、法國、澳大利亞等國家組成的“白菜基因組測(cè)序國際協(xié)作組”（Brassica rapa Genome Sequencing Project Consortium，BrGSPC）共同合作完成了白菜全基因組測(cè)序，研究成果在線發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然—遺傳學(xué)》，這標(biāo)志著我國以白菜類作物為代表的蕓薹屬作物基因組學(xué)研究取得了國際領(lǐng)先的地位，這項(xiàng)成果對(duì)白菜類作物和其他蕓薹屬類作物的育種具有重要意義。
古往今來，白菜一直深受人們喜愛。著名國畫大師齊白石老先生有一幅寫意的大白菜圖，題句說：“牡丹為花中之王，荔枝為百果之先，獨(dú)不論白菜為蔬之王，何也。”于是“菜中之王”的美名不脛而走，流傳開來。
中國的老百姓，特別是中國北方老百姓，對(duì)白菜有特殊的感情。經(jīng)濟(jì)困難的時(shí)期，大白菜是整個(gè)冬季唯一可吃的蔬菜，一戶人家往往需要儲(chǔ)存數(shù)百斤白菜以應(yīng)付過冬；快到冬天時(shí)，陽臺(tái)、地下室放得全是大白菜。醋溜白菜、白菜燉豆腐、腌白菜、上湯白菜，都堪稱經(jīng)典。
據(jù)報(bào)道，由美國哈佛大學(xué)和英國劍橋大學(xué)等全世界2500名國際頂級(jí)醫(yī)學(xué)教授組成的國際權(quán)威機(jī)構(gòu)F1000（Faculty of 1000 Medicine），推薦白菜基因組為近期最受關(guān)注的基因組測(cè)序研究之一?；蚪M研究選擇了白菜，也是因?yàn)榘撞霜?dú)具“菜中之王”的美名嗎？是平時(shí)我們吃的大白菜嗎？白菜基因組研究讓人們可以更多的了解白菜嗎？白菜有其他的用途嗎？帶著這些問題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員王曉武。
———— 此白菜非彼白菜 ————
我國是世界最大的白菜生產(chǎn)國，目前大白菜和小白菜栽培面積已超過400萬公頃，總產(chǎn)量約12000萬噸，在我國的蔬菜供應(yīng)中具有舉足輕重的地位。白菜在韓國、日本以及東南亞各國也是主要的蔬菜。
這里說的白菜是我們吃的大白菜、小白菜、洋白菜的哪一種呢？專家介紹說，此次測(cè)序的是大白菜，這個(gè)序列是白菜類蔬菜的一個(gè)代表，其他類型的白菜也可以用這個(gè)序列做共同的參照?？梢詤⒄沾蟀撞嘶蚪M的作物主要是指十字花科蕓薹屬蔬菜，具體包括北方耐儲(chǔ)存的大葉大白菜、綠色葉子的小白菜、圓形的洋白菜、生長于南方的菜薹（菜心）、形狀酷似蘿卜的蔓菁等形態(tài)各異的一大類蔬菜。
與最早完成測(cè)序作物擬南芥是“近親”
對(duì)于為何選擇白菜作為基因組研究對(duì)象，王曉武介紹說選擇白菜出于三方面的原因。首先，白菜是我國種植面積最大的蔬菜作物，從加快優(yōu)良品種培育的角度，基因組研究是必要的基礎(chǔ)工作。第二，白菜的祖先種與模式物種擬南芥非常相似，它們大約在1300—1700萬年前發(fā)生了分化，兩者依然維持著良好的基因之間的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過與已知基因組進(jìn)行比較，將省去在未知中的探索，節(jié)約大量的研究經(jīng)費(fèi)和時(shí)間的投入。第三，油菜是一種復(fù)雜的植物作物，具有A、C兩個(gè)基因組，其中A基因組即是白菜基因組，白菜基因組研究將給下一步復(fù)雜作物基因組研究奠定基礎(chǔ)。
———— 基因組研究解讀白菜形態(tài)迥異 ————
白菜基因組測(cè)序工作先后耗時(shí)1年。在完成白菜基因組組裝的基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步開展了白菜基因組注釋、比較基因組學(xué)、基因組進(jìn)化和各種相關(guān)的生物學(xué)分析。后續(xù)開展了生物信息分析，直到今年7月公布了基因信息分析研究結(jié)果。
研究發(fā)現(xiàn)白菜經(jīng)歷兩次進(jìn)化
研究發(fā)現(xiàn)白菜基因組存在3個(gè)類似但基因密度明顯不同的亞基因組，其中一個(gè)亞基因組密度顯著高于另外兩個(gè)亞基因組，推測(cè)白菜基因組在進(jìn)化過程中經(jīng)歷了兩次全基因組復(fù)制事件與兩次基因丟失的過程。
王曉武向記者解釋道，基因組復(fù)制和基因丟失是自然界物種進(jìn)化的一種重要方式。舉例來說，基因組復(fù)制是指，遺傳細(xì)胞攜帶的全部遺傳物質(zhì)增加一倍，形成了新的個(gè)體，新個(gè)體則具有了相對(duì)于原物種兩倍的基因數(shù)量；基因丟失是指，相同或相似功能的基因發(fā)生重復(fù)之后，大多數(shù)重復(fù)的基因會(huì)自然死亡。經(jīng)過基因復(fù)制與基因丟失，新個(gè)體就產(chǎn)生了與其父輩不同的性狀。
生長素基因擴(kuò)增使白菜形態(tài)迥異
研究還發(fā)現(xiàn)，白菜在基因組發(fā)生復(fù)制之后，與器官形態(tài)變異有關(guān)的生長素相關(guān)基因發(fā)生了顯著的擴(kuò)增，白菜基因組復(fù)制導(dǎo)致了許多與形態(tài)變異有關(guān)的基因保留更多拷貝，這可能是白菜類蔬菜具有豐富的根、莖、葉形態(tài)變異的根本原因，這一成果對(duì)研究不同產(chǎn)品器官的形成與發(fā)育具有重要價(jià)值。
———— 為育種工作“踩點(diǎn)” ————
基因組研究的目的在于，給培育高品質(zhì)作物品種提供“地圖”。沒有基因組研究基礎(chǔ)時(shí)，對(duì)基因的分析與標(biāo)記是模糊的，只能是通過多次實(shí)驗(yàn)觀察來彌補(bǔ)?，F(xiàn)在的技術(shù)允許研究人員對(duì)基因進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)性狀相關(guān)基因片段進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記，為育種工作提供挖掘?qū)毑氐牡貓D。
白菜有可能變成抗癌蔬菜
與白菜同屬十字花科蕓薹屬蔬菜的甘藍(lán)，含有一些特殊的硫化物，具有防癌作用，而白菜卻不含有該物質(zhì)。王曉武說，研究發(fā)現(xiàn)，白菜在產(chǎn)生抗癌物質(zhì)的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種酶，將其轉(zhuǎn)化為另外一種無抗癌功能的物質(zhì)。通過基因組研究，發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生這種特定酶的基因，通過破壞這些基因，就能夠?qū)撞俗兂梢环N含抗癌物質(zhì)的蔬菜。
抗病基因根治蔬菜病害
根腫病是目前在農(nóng)作物特別是蔬菜中流行的一種土傳病害，在我國主要危害大白菜、青菜、芥菜等十字花科蔬菜，此種真菌在土中可存活10年以上，蔓延速度也很快。使用藥物可以對(duì)這種真菌抑制，但毒性很大。通過基因組研究，加快了抗根腫病基因的應(yīng)用，利用抗病基因來根治這種病害比用藥更安全。
■延伸閱讀
白菜基因組研究歷程
2002年，韓國籌集2500萬美元啟動(dòng)白菜基因組測(cè)序研究，并于次年與很多國家一同建立了白菜基因組測(cè)序聯(lián)盟。
2008年，韓國完成2條白菜染色體測(cè)序。
2008年10月，中國啟動(dòng)以Solexa技術(shù)為核心的新白菜基因組測(cè)序計(jì)劃。2009年1月，中國白菜基因組項(xiàng)目完成基因組草圖測(cè)序。
2009年3月，BrGSP成員與中國白菜基因組項(xiàng)目組協(xié)商中國項(xiàng)目的地位， BrGSP最終決定終止全部測(cè)序工作。
2009年9月，完成白菜基因組測(cè)序，BrGSP確認(rèn)中國項(xiàng)目序列為白菜基因組參照序列。
2010年7月，建立BRAD網(wǎng)站（http://brassicadb.org/brad/），對(duì)外公布了測(cè)序結(jié)果。
