中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜分子设计育种创新团队通过对芸薹属作物白菜、油菜和芥菜开展基于泛基因组的群体分析，系统揭示了芸薹属“A”基因组物种的演化历史及自交不亲和位点基因组特征。相关研究结果发表在Nature Genetics上。
芸薹属物种构成了经典的“U三角”模型，包括白菜（AA）、黑芥（BB）、甘蓝（CC）三个二倍体物种，以及由它们杂交形成的油菜（AACC）、芥菜（AABB）、埃塞俄比亚芥（BBCC）三个四倍体物种。携带“A”基因组的白菜、油菜和芥菜，既是重要蔬菜，也是重要油料作物。已有证据表明，白菜类作物是自新石器时代就已被种植的古老作物。携带“A”基因组的四倍体作物，油菜和芥菜分别被认为起源于约7500年前的地中海地区和约8000–14000年前的西亚地区。这些作物在人类农业发展历史中具有重要的地位。然而，由于“A”基因组作物在人类历史早期便已广泛传播，且其可靠的野生祖先资源尚未明确，导致白菜起源与驯化历史至今仍不清晰，限制了四倍体作物油菜和芥菜物种起源与演化的研究。
本研究构建了由3,330份材料组成的“A”基因组变异图谱，开发了用于检测泛基因组变异的基因组泛区块（Pan-Blocks）流程，构建了由21个白菜基因组组成的Pan-Blocks。基于Pan-Block策略，发现了一个古老基因组倒位事件，基于这一线索，重建了“A”基因组的演化历史，提出白菜起源及在欧亚大陆的三条主要扩散路线，并为油菜和芥菜的物种形成提供了新证据。此外，自交不亲和（SI）是白菜遗传多样性维持的基础，这一特性被广泛应用于杂交制种。SI位点序列特征解析及其单倍型识别，对于揭示自交不亲和机制与应用的研究具有重要的意义。然而，该位点序列高度复杂，单倍型极端多样，为自交不亲和研究带来极大挑战。本研究利用Pan-Block策略，揭示了SI位点复杂的规律，发现不同单倍型均拥有独特的转座子条形码模式，形成了“基因组保险箱”结构，阻止了不同单倍型之间互相重组，这对维持自交不亲和系统至关重要。
中国农业科学院蔬菜花卉研究所王晓武研究员与武剑研究员为该论文通讯作者，蔡旭副研究员为第一作者。张智城、张路澎、李凤鸣、李玉芳、陈海旭、常立春、张婷婷博士研究生和梁建丽研究员参与了该项工作。该研究得到国家重点研发计划（2021YFF1000100）、国家自然科学基金青年项目以及中国农业科学院创新工程等项目的支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41588-026-02626-7
