分类： 基因组测序
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1.研究背景

异源多倍体芥菜（Brassica juncea L.）是芸薹属禹氏三角的重要组成部分，芸薹属包含多种菜用、油用和调味作物。芥菜在中国分部广泛，具有长达6000–7000年的栽培时间。菜用芥菜不同的品种中可观察到巨大的表型变异，根据食用的器官不同可分为叶型，茎型，根型等不同的变种。油用芥菜作为芸薹属三大食用油来源之一，主要分布在印度次大陆和中国西北地区。其在加拿大个澳大利亚作为油菜作物，同时在欧洲，中国和其它地区作为调味品作物。
大约在半个世纪前，科学家提出阿富汗及其毗邻地区是是芥菜的主要起源中心，而小亚细亚半岛，中国中西部和印度东部是次要的多样性中心。后续的一些研究提出，芥菜根源于几种基于细胞遗传学和生物化学证据的独立杂交。近期，通过油用芥菜的SSR研究分析表明，中国与印度分别是其多系起源于遗传多样性的中心。然而，还有一观点认为中国是芥菜的主要起源中心，这一观点被在中国的西北部发现了野生的芜菁和黑芥，中国芥菜品种的丰富性和具长期栽培历史的考古证据所支持的。在2016年，基于重测序技术的芸薹属作物A亚基因组的基因组学分析中发现了油用芥菜与菜用芥菜的单系起源。但是芥菜作物的系统发育进化史已有了数十年的争议。

2.材料选择

109份芥菜（来自中国，印度，澳大利亚和欧洲国家）自然群体，根据其农业上的用途，分为菜用芥菜和油用芥菜两个群。

3.研究策略

测序平台：illumina Hiseq 2000；
简化基因组测序（SLAF-seq）；
开发100000 SLAF标签，利用170181 SNPs进行群体进化分析。

4.分析软件

BWA，GATK和SAMtools；
MEGA 5.2，ADMIXTURE，EIGENSOFT；
RAxML v8.2.4；PAML v4.0

5.研究结果
研究结果一：群体分层分析

1. 系统发育树构建
109份材料主要分为4个群，2个菜用芥菜群体和2个油用芥菜群体。来自中国的食用器官分别为叶（28份材料）和茎的材料（27份材料）构成了一个群体，称为Vegetable (Leaf/Stem)；来源于中国的15个根型芥菜聚类成一个独立的群体，称为Vegetable (Root)。油用芥菜中来自澳大利亚（9份材料），中国（7份材料）和欧洲（6份材料）形成一个群体，成为Oil (A，C，E)；来自印度的共计14份材料聚为一个群体，称为Oil (IN)。系统发育树如下图1。来自澳大利亚，中国西北部和欧洲国家的油用芥菜具有棕色或黄色的种子，而来自印度的油用芥菜的种子的颜色为浅棕色或深棕色。

图1 109份芥菜系统发育树

2. PCA主成分分析
利用主成分分析来评估遗传变异，分析结果显示主要分为4个群：Vegetable(Leaf/Stem)，Vegetable (Root)，Oil (IN)和Oil (A,C,E)，该结果与系统发育树结果一致。

图2 109份芥菜的PCA主成分分析

3. 群体结构分析
群体结构分析结果显示分为4个祖先群。

图3 109份芥菜的群体结构分析（K=4）

研究结果二：芥菜不同群体分化时间的估算
研究中分析了菜用芥菜和油用芥菜的B亚基因组的SNP变异。研究结果显示多态性的SNP大于B亚基因组中固定的SNP，这种模式与A亚基因组相似，支持了芥菜的单系起源问题。
研究中还发现了Vegetable (Root)型最先分化，然后是Oil (A,C,E)，最后是Oil (IN) 与Vegetable (Leaf/Stem)的分化，并计算分化时间，分别是：0.067 Mya，0.065 Mya和0.032 Mya

图4 芥菜不同群体的系统发育关系

研究结果三：芥菜起源地与驯化
研究中发现了Vegetable (Root)芥菜较早发生了分化，表明中国是芥菜的主要起源地和多样性中心；同时发现了油用芥菜聚类为了2个群体：Oil (A,C,E)和Oil (IN)，Vegetable (Leaf/Stem)型在Oil (IN)型中发生了分化，其分别在中国和印度进行种植，但分化时间远远晚于tVegetable (Root)型和Oil (A,C,E)型。这些研究结果表明：Vegetable (Leaf/Stem)行和Oil (IN)型在驯化中新形成的。

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参考文献：
Jinghua Yang, Changtong Zhang, Ning Zhao,et al. Chinese Root-type Mustard Provides Phylogenomic Insights into the Evolution of the Multi-use Diversified Allopolyploid Brassica juncea[J]. Molecular Plant,2017.

基因组事业部 张学雯丨文案
李绪明 | 审核
图片来自网络，侵删

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