蔓菁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)彝族群眾傳統(tǒng)種植的作物，具有藥用、食用、飼用等價值。近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所青藏高原植物進(jìn)化與適應(yīng)課題組，以全新的研究揭示了假基因(喪失正常功能的DNA序列)的不同進(jìn)化模式對蕓苔屬亞種蔓菁和白菜風(fēng)味差異的影響。相關(guān)研究論文發(fā)表于國際期刊《植物通訊》。

　　“相比于其他蕓苔屬蔬菜，蔓菁具有較強(qiáng)辛辣味。通過研究我們發(fā)現(xiàn)，蕓苔屬蔬菜的風(fēng)味，主要由自身產(chǎn)生的芥子油苷及其水解產(chǎn)物的含量和類型決定�！闭n題組負(fù)責(zé)人、論文通訊作者楊永平研究員介紹。

　　課題組對青藏高原的蔓菁進(jìn)行全基因組測序，并對蔓菁和已經(jīng)發(fā)表的蕓苔屬二倍體近緣種進(jìn)行比較基因組學(xué)及假基因的進(jìn)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(jìn)化模式造成了蕓苔屬亞種蔓菁和白菜的風(fēng)味各異。

　　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，其功能主要與植物代謝合成相關(guān)。白菜基因組中假基因的進(jìn)化速率快于蔓菁，研究人員推測，這是造成蔓菁和白菜風(fēng)味不同的主要原因之一。

　　進(jìn)一步對蕓苔屬植物的芥子油苷含量和類型進(jìn)行檢測后，研究人員發(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含量最高，而且合成這些代謝物的上游關(guān)鍵基因MAM在蔓菁中發(fā)生了擴(kuò)張，而這些擴(kuò)張的基因在白菜中進(jìn)化成為假基因。轉(zhuǎn)基因試驗(yàn)顯示，在白菜中通過表達(dá)擴(kuò)張的蔓菁MAM基因，可提高其中兩種代謝物的含量，在蔓菁中通過RNAi技術(shù)抑制這些基因的表達(dá)，可減少3種代謝物的含量，這表明MAM基因的擴(kuò)張是蔓菁具有較多辛辣物質(zhì)的主要原因。

　　在脂肪族芥子油苷代謝通路中，AOP2也是與蔓菁風(fēng)味以及蘿卜硫苷相關(guān)的關(guān)鍵基因，而蘿卜硫苷的降解產(chǎn)物蘿卜硫素具有抗癌作用�！扒叭艘舶l(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)的3個AOP2基因中，其中兩個是假基因促使了甘藍(lán)中蘿卜硫苷物質(zhì)含量增高，但蔓菁中有3個功能型AOP2基因�！睏钣榔秸f。此項(xiàng)研究利用RNAi技術(shù)，抑制了蔓菁中AOP2基因的表達(dá)，增加了蔓菁中蘿卜硫苷物質(zhì)的含量，讓口感不佳的蔓菁辛辣味降低，并為蕓苔屬作物育種提供新的參考。