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農(nóng)戶收獲蔓菁 楊永平 攝 

　　蔓菁 

　　蔓菁（Brassica rapa ssp. rapa）隸屬于十字花科蕓苔屬，是我國青藏高原藏族和西南地區(qū)彝族傳統(tǒng)種植的作物，具有藥用、食用、飼用等價值。蔓菁個頭嬌小帶著鮮艷的皮，類似蘿卜圓潤，根細無筋，辛辣味濃，質(zhì)地脆嫩，口嚼無渣，所以古時蔓菁還曾被用來當(dāng)作主食。 

青藏高原種植的蔓菁 楊永平 攝 

　　近日，中科院昆明植物研究所團隊前期發(fā)現(xiàn)，相比于其他蕓苔屬AA基因組蔬菜，蔓菁具有較強辛辣味，而蕓苔屬蔬菜的風(fēng)味差異主要受自身產(chǎn)生的芥子油苷及其水解產(chǎn)物的含量和類型決定。 

　　中科院昆明植物研究所在Plant Communications上發(fā)表研究論文，揭示假基因的不同進化模式對蕓苔屬亞種蔓菁和白菜風(fēng)味差異的影響。 

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原植物進化與適應(yīng)課題組發(fā)表蔓菁基因組在Plant Communications上發(fā)表題為“Differences in pseudogene evolution contributed to the contrasting flavors of turnip and Chiifu, two Brassica rapa subspecies”的研究論文。通過對青藏高原的蔓菁進行全基因組測序以及與已經(jīng)發(fā)表的蕓苔屬二倍體近緣種進行比較基因組學(xué)及假基因的進化模式分析、脂肪族芥子油苷代謝分析和基因功能分析，揭示脂肪族芥子油苷代謝通路中假基因的不同進化模式對蕓苔屬亞種蔓菁和白菜風(fēng)味差異的影響，為蕓苔屬作物的育種提供指導(dǎo)作用。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，假基因的數(shù)量在蕓苔屬近緣種間差異較大，并在染色體上呈不對稱性分布。同屬于AA基因組的蕓苔屬植物中，白菜基因組中假基因的進化速率快于蔓菁，其功能主要與植物代謝合成相關(guān)，推測是造成蔓菁和白菜風(fēng)味的多樣性的主要原因之一。 

圖1. 假基因在蕓苔屬不同物種/亞種間的差異分析。 

　　進一步對蕓苔屬植物的芥子油苷含量和類型檢測，發(fā)現(xiàn)蔓菁中與辛辣味有關(guān)的4種脂肪族芥子油苷代謝物（Gluconapin，Progoitrin，Glucobrassicanapin和Gluconapoleiferin）含量最高。4種代謝物合成的上游關(guān)鍵基因MAM在蔓菁中發(fā)生了擴張，而這些擴張的基因在白菜中進化成為假基因。轉(zhuǎn)基因試驗顯示，在白菜中過表達擴張的蔓菁MAM基因可以提高Glucobrassicanapin和Gluconapoleiferin的含量，在蔓菁中通過RNAi技術(shù)抑制這些基因的表達可以減少Gluconapin，Progoitrin和 Glucobrassicanapin的含量，這表明MAM基因的擴張是導(dǎo)致蔓菁具較多辛辣物質(zhì)的主要原因。 

圖2. 蕓苔屬物種/亞種間MAM假基因的鑒定及在蔓菁和白菜中MAM假基因的功能驗證。 

　　在脂肪族芥子油苷代謝通路中，AOP2也是與風(fēng)味和Glucoraphanin（其降解產(chǎn)物蘿卜硫素具有抗癌作用）相關(guān)的關(guān)鍵基因。前人的研究發(fā)現(xiàn)苷藍中的三個AOP2基因，其中的兩個是假基因促使了苷藍中蘿卜硫苷物質(zhì)含量的增高。然而，蔓菁和白菜中都有3個功能型的AOP2基因。本研究利用RNAi技術(shù)抑制蔓菁和白菜中AOP2基因的表達，增加了蔓菁和白菜中蘿卜硫苷物質(zhì)的含量，并造成蔓菁辛辣味降低。以上結(jié)果表明，蔓菁和白菜的假基因差異影響與風(fēng)味相關(guān)的脂肪族芥子油苷代謝通路相關(guān)基因的進化，最終導(dǎo)致了蔓菁和白菜的風(fēng)味差異。此項研究為蕓苔屬作物育種提供了參考。 

圖3. 蕓苔屬物種/亞種間AOP2基因的進化特征及利用RNAi技術(shù)分別沉默蔓菁和白菜中的三個AOP2基因并檢測脂肪族芥子油苷代謝物質(zhì)的含量。 

圖4. 脂肪族芥子油苷代謝通路中假基因的不同進化模式對蕓苔屬亞種蔓菁和白菜風(fēng)味差異的影響。 

　　（云視新聞 2022年9月16日） 

　　來源：https://mtydazzle.yunshicloud.com/pages/details/details.html?companyId=ysxw&productId=7F9A1B14E41B4259A34223A7D744C0DB&docid=951D9C2D273A4575A6CFFF57BA4578F8&isNew=yes&downloadTips=true