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科学家发现“跳跃基因”决定了卷心菜的外表

本站发布时间:2024-02-18 16:51:50

尖甘蓝和花椰菜之间的基因差异比人类和黑猩猩之间的基因差距更大。然而,它们被认为是同一物种。来自瓦赫宁根和中国的研究人员绘制了卷心菜(Brassica oleracea)的广泛基因变异图,以实现更有针对性的育种,例如,创造出营养价值更高或对疾病更有抵抗力的作物。这项研究发表在《自然遗传学》上

芸苔属作物在我们的菜单中占很大一部分。有相当大的变化。尽管如此,花椰菜、西兰花、球芽甘蓝、红甘蓝、白甘蓝、尖甘蓝和大头菜都是同一物种芸苔属的变种。一个物种内怎么会有这样的多样性

变化超出了外部。维生素、抗氧化剂和抗旱、抗寒和抗病能力等含量也有很大差异

基因组,即整个遗传信息,已经非常众所周知,但基因组内的变异如何与蔬菜的多样性相关尚不清楚

国际合作

瓦赫宁根大学研究所和北京中国农业科学院的研究人员联合确定了23种不同卷心菜作物的DNA序列,并将其与现有的基因组数据一起进行了分析

瓦赫宁根大学与研究所的植物育种研究员Guusje Bonnema说:“我们构建了一个所谓的泛基因组:概述了各种油菜作物中的所有不同基因。然后,我们继续确定哪些基因出现在大多数作物中,哪些是特定作物类型特有的。”。近年来,她与同为研究员的蔡诚诚(Chengcheng Cai)在荷兰进行了深入的研究

结果令人惊讶:只有三分之一的基因出现在所有芸苔作物中,一半的基因只出现在部分作物中,其余作物都没有。

“B.oleracea有很多基因。例如,花椰菜有大约60000个基因,而人类只有20000个。这是因为大约1500万年前,基因组增加了两倍,而原始基因组已经足以使植物成功发挥作用。我们的目标是了解是什么促使了变异,以便我们能够繁殖出更好的品种,”Bonnema澄清道。

跳跃基因

超过一半的基因组是由转座子组成的,转座子是在基因组内“跳跃”的DNA小片段,因此可能出现在基因组内的任何位置。这些转座子在荷兰被称为“跳跃基因”。它们在人类中因引起血友病等疾病而名声不佳。然而,在植物中,它们是自然变异的重要来源。增加或减少活动水平。此前,我们一直在寻找独特的基因,这些基因决定了花椰菜成为花椰菜的原因。现在我们知道,你不仅要找到基因,还要找到它们的运营者。转座子,在这种情况下。它们是附近基因的开关和调节器,”她说。例如,花椰菜对温度非常敏感。了解这种敏感性背后的过程有助于培育对温度不太敏感的品种,”Bonnema解释道。

“这是一个真正的见解突破。我们一直关注基因内部的变异,但现在我们知道现实要微妙得多。基因活性调节具有巨大的影响。

More information: Xing Li et al, Large-scale gene expression alterations introduced by structural variation drive morphotype diversification in Brassica oleracea, Nature Genetics (2024). DOI: 10.1038/s41588-024-01655-4

Provided by Wageningen University

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