菜用芥菜的不同品類。(張明方課題組供圖)
榨菜基因組圖譜。(張明方課題組供圖)
浙江大學科學家為榨菜繪製了第一張全基因圖譜，在此基礎上發現多倍體植物的一種新遺傳學機制，不僅揭示這一中國人鍾愛的腌菜原料獨特風味的來源，還為分子育種的發展提供了全新啟示。成果論文已經線上發表于最新一期著名期刊《自然·遺傳》。
榨菜是中國的土産。清朝末年，人們把菜用芥菜的一個變種——莖瘤芥反覆腌、榨，得到風味濃郁的腌菜，“榨菜”也由此成為莖瘤芥的習稱。榨菜的近親還有雪裏蕻、大頭菜等，均屬於菜用芥菜，也都被用來加工成各種腌菜。浙大農業與生物技術學院張明方教授團隊採用多种先進的基因測序技術，繪製了世界上第一張榨菜的全基因圖譜。
芥菜是典型的物種“通婚”的産物，來自其祖先——白菜和黑芥的自然雜交。論文第一作者、浙大農學院楊景華副教授介紹，通過這張基因組圖譜和家係圖譜，科學家更加明確地認識了芥菜的可能起源。“我們發現，芥菜物種約在4萬到5.5萬年前形成。在十字花科蕓薹屬的基因組譜係中，芥菜和白菜型油菜有更近的親緣關係。”楊景華説，芥菜隨後演化成菜用和油用兩個類群，菜用芥菜主要分佈在中國和東南亞，油用芥菜則主要分佈在印度等南亞國家和地區。
人們一般將中國的榨菜和德國酸甜甘藍、西歐酸黃瓜並稱為世界三大名腌菜。目前，中國榨菜種植面積達數200萬畝，我省種植面積近50萬畝。榨菜不僅在腌制後風味濃郁，特別“下飯”，新鮮的莖瘤芥也有其獨特的香味，清炒後也是一道佳肴。浙大科學家在繪製出全基因圖譜的基礎上，進一步研究發現，榨菜裏的一組基因序列的表達情況決定了榨菜是否具有濃郁的香味，這組基因序列與硫代葡萄糖代謝有關。
張明方指出，對於榨菜而言，香味只是這組基因序列的“副産品”，其主要特性是為榨菜帶來更強的抗蟲、抗病性——這被科學家視為“多倍體植物中同源基因具有顯著表達差異”，也就是對植物能否更好適應環境起著舉足輕重的作用。“我們發現，這類具有顯著表達差異的基因表現出更快的進化速率，並且在芥菜的分化中扮演重要角色。”張明方説。
榨菜和許多植物一樣，屬於“多倍體”，這是指在其細胞中存在2套或2套以上染色體。這種情況，絕大多數是由雜交導致的。多倍化是植物演化、産生新物種的重要方式，小麥、棉花、油菜、花生等都是多倍體。張明方介紹，此前的研究一直未能揭示多倍體植物中同源基因表達與選擇的機制，而對榨菜的研究首次表明，那些具有顯著表達差異的基因在演化中發揮更重要的作用，更容易被選擇和表達。除了硫代葡萄糖代謝相關基因組序列外，張明方團隊還發現了一組與油脂代謝有關的基因組序列，這些基因組與菜用芥菜和油用芥菜的分化關係密切。
張明方説，對多倍體植物中同源基因表達與選擇機制的研究，可幫助科學家選擇作物改良的目標基因，對推動分子育種技術發展意義重大。“我們將進一步尋找植物性狀與基因序列之間對應關係，將來，我們就可以在實驗室裏精準地進行分子設計育種，加速新品種選育的進程。”楊景華説，例如，田間的芥菜有的抗病能力強，有的則很容易遭到病害，課題組會試圖找到決定抗病能力的基因，通過分子育種的方式對作物進行改良。課題組還試圖通過找到控制榨菜膨大部位的基因，來‘設計’膨大部位所在的高度，以便於機械化采收。
據介紹，該研究與北京百邁客生物科技有限公司、中國農科院、美國內布拉斯加大學、澳大利亞西澳大學等國內外科研單位廣泛合作，並得到浙江省科技計劃公益技術研究農業項目等支援。
