群体基因组分析揭示芹菜复杂的育种历史

芹菜是芹菜科的一种重要蔬菜，因其营养和药用价值而受到广泛重视。它通常分为三个品种：A.gravelolens var.dulce（普通芹菜），叶柄厚实；A.graveolens var.rapaceum（芹菜属），特征是下胚轴圆形、增大；以及A.graveolens var.secalinum（小芹菜或叶芹菜），叶柄细长，芳香。然而，目前的研究主要集中在普通芹菜上，对其他两个品种的研究不足，从而限制了对其进化历史和遗传多样性的了解

中国科学院武汉植物园的研究人员利用全基因组测序实现了首个高质量的芹菜属染色体水平基因组组装。他们还通过重新测序177个芹菜样本构建了一个全面的基因组变异图。这项研究发表在《植物生物技术杂志》上

通过系统发育、种群结构和遗传多样性分析，研究人员发现地中海小型芹菜是最早种植的芹菜类型，为其起源于地中海地区提供了证据

该研究的通讯作者高磊教授说：“在该地区进行初步驯化后，芹菜被人工选择用于两个不同的目的。”。“一种选择导致芹菜下胚轴增大，而另一种选择则针对普通芹菜和中式芹菜，重点是叶柄结构和风味的改善。”

普通芹菜的叶柄结实多汁，而芹菜和小芹菜的叶柄则以细长中空为特征。横截面观察证实，在叶柄生长过程中，空腔逐渐发育

研究人员使用转录组分析以及SNP（单核苷酸多态性）-GWAS（全基因组关联研究）和SV（结构变异）-GMAS，发现芹菜的空心/实心叶柄性状与NAC基因Agrc04g007090的存在与否有关。

群体变异分析显示，该基因存在于所有空心芹菜中，而不存在于实心叶柄样本中。拟南芥的功能验证证实，Agrc04g007090通过促进叶柄髓细胞的程序性细胞死亡来调节空心叶柄的形成

这些发现揭示了芹菜的栽培和驯化历史，同时揭示了其关键农艺性状背后的分子机制。它们为芹菜品种的改良和保护提供了宝贵的遗传资源 More information: Enhui Lai et al, Genome of root celery and population genomic analysis reveal the complex breeding history of celery, Plant Biotechnology Journal (2024). DOI: 10.1111/pbi.14551

Journal information: Plant Biotechnology Journal