中國農大新聞網訊 5月7日，中國農業大學園藝學院林濤團隊聯合天津市農業科學院花椰菜育種創新團隊與農業基因組學孫德嶺和陳銳團隊，在國際著名期刊《自然·遺傳學》（Nature Genetics）上發表了花椰菜的最新科研成果《花椰菜基因組學揭示花球形成機制》（Genomic analyses reveal the stepwise domestication and genetic mechanism of curd biogenesis in cauliflower）。
花椰菜是非常獨特的、以花序分生組織為食的高附加值健康蔬菜，其膨大的花球富含抗癌活性物質與多種營養成分，深受中西方消費者喜愛，全球產銷量逐年攀升。作為甘藍的一個亞種，花椰菜的馴化歷史較短（約2500年）、遺傳背景狹窄、種質資源匱乏且利用率低，分子輔助育種技術應用近乎空白。相對其他蔬菜作物，花椰菜的基礎研究薄弱，基因組學相關研究嚴重滯后。當前，對花椰菜種群結構、馴化歷史、花球形成和重要農藝性狀調控機理的解析，是該物種亟待解決的重要科學問題。因此，基于多組學大數據技術開展花椰菜群體遺傳學研究，揭示其馴化與分化歷程，解析花球形成與重要農藝性狀的分子調控機制，對推動花椰菜育種技術體系迭代與理解花器官特化發育具有重要意義。
為揭示花椰菜的復雜馴化歷史和挖掘重要農藝性狀的基因，研究團隊更新了花椰菜C-8參考基因組V2，并收集了目前世界上類型最全（971）的花椰菜種質資源（近緣種和栽培種），構建了世界上第一張花椰菜全基因組變異組圖譜；利用基因組大數據詳細劃分了花椰菜種群結構，揭示了花椰菜經歷單向的逐步馴化歷程：無花球（Curdless）形成綠色花球（Green-curd）的Curd-emergence階段，以及進一步馴化為白色花球（White-curd）的Curd-improvement階段，并發現花球形成過程可能與多種信號途徑和環境因子密切相關；通過表型精準鑒定和全基因組關聯分析獲得了一批與花椰菜生物量、花球屬性、以及抗病性等重要農藝性狀相關的候選基因和位點，其中分子生物學和遺傳學等試驗證明鋅指蛋白（ BOB06G135460 ）通過影響莖部薄壁皮層細胞大小正向調控植株生物量，這一研究結果為花椰菜宜機化采收與增產定向育種提供了重要基因資源。
綜上所述，這項研究依托豐富的花椰菜種質資源，建立了涵蓋海量分子標記的組學數據庫，初步闡明了花椰菜馴化歷程與花球形成分子機制，為花器官發育、花序分生組織特化、花形態建成等基礎研究領域提供了重要線索。該項目研究成果不僅填補了花椰菜基礎研究領域的多項空白，還在花椰菜種質資源利用、良種創制與種源自主可控方面具有重要的實際應用價值。
天津市農業科學院生物所陳銳研究員、中國農業大學園藝學院聯培博士研究生陳克、天津市農業科學院蔬菜所姚星偉研究員、張小麗副研究員為論文共同第一作者；天津市農業科學院蔬菜所孫德嶺研究員、中國農業大學園藝學院林濤教授、天津市農業科學院生物所陳銳研究員為論文共同通訊作者。
日期：2024-05-21
花椰菜是非常獨特的、以花序分生組織為食的高附加值健康蔬菜，其膨大的花球富含抗癌活性物質與多種營養成分，深受中西方消費者喜愛，全球產銷量逐年攀升。作為甘藍的一個亞種，花椰菜的馴化歷史較短（約2500年）、遺傳背景狹窄、種質資源匱乏且利用率低，分子輔助育種技術應用近乎空白。相對其他蔬菜作物，花椰菜的基礎研究薄弱，基因組學相關研究嚴重滯后。當前，對花椰菜種群結構、馴化歷史、花球形成和重要農藝性狀調控機理的解析，是該物種亟待解決的重要科學問題。因此，基于多組學大數據技術開展花椰菜群體遺傳學研究，揭示其馴化與分化歷程，解析花球形成與重要農藝性狀的分子調控機制，對推動花椰菜育種技術體系迭代與理解花器官特化發育具有重要意義。
為揭示花椰菜的復雜馴化歷史和挖掘重要農藝性狀的基因，研究團隊更新了花椰菜C-8參考基因組V2，并收集了目前世界上類型最全（971）的花椰菜種質資源（近緣種和栽培種），構建了世界上第一張花椰菜全基因組變異組圖譜；利用基因組大數據詳細劃分了花椰菜種群結構，揭示了花椰菜經歷單向的逐步馴化歷程：無花球（Curdless）形成綠色花球（Green-curd）的Curd-emergence階段，以及進一步馴化為白色花球（White-curd）的Curd-improvement階段，并發現花球形成過程可能與多種信號途徑和環境因子密切相關；通過表型精準鑒定和全基因組關聯分析獲得了一批與花椰菜生物量、花球屬性、以及抗病性等重要農藝性狀相關的候選基因和位點，其中分子生物學和遺傳學等試驗證明鋅指蛋白（ BOB06G135460 ）通過影響莖部薄壁皮層細胞大小正向調控植株生物量，這一研究結果為花椰菜宜機化采收與增產定向育種提供了重要基因資源。
綜上所述，這項研究依托豐富的花椰菜種質資源，建立了涵蓋海量分子標記的組學數據庫，初步闡明了花椰菜馴化歷程與花球形成分子機制，為花器官發育、花序分生組織特化、花形態建成等基礎研究領域提供了重要線索。該項目研究成果不僅填補了花椰菜基礎研究領域的多項空白，還在花椰菜種質資源利用、良種創制與種源自主可控方面具有重要的實際應用價值。
天津市農業科學院生物所陳銳研究員、中國農業大學園藝學院聯培博士研究生陳克、天津市農業科學院蔬菜所姚星偉研究員、張小麗副研究員為論文共同第一作者；天津市農業科學院蔬菜所孫德嶺研究員、中國農業大學園藝學院林濤教授、天津市農業科學院生物所陳銳研究員為論文共同通訊作者。
日期：2024-05-21
