蔓菁為何有辛辣味？與假基因進化模式相關
作者：高雅麗 來源：中國科學報
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近日，中科院昆明植物研究所青藏高原植物進化與適應課題組揭示假基因的不同進化模式對蕓苔屬亞種蔓菁和白菜風味差異的影響，相關成果發(fā)表在《植物通訊》。
蔓菁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，十字花科蕓苔屬，具有藥用、食用、飼用等價值。研究團隊前期發(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。這種風味差異取決于蕓苔屬蔬菜自身產(chǎn)生的芥子油苷及其水解產(chǎn)物的含量和類型。
研究團隊對青藏高原的蔓菁進行了全基因組測序，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味差異的影響，為蕓苔屬作物的育種提供指導作用。
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，功能主要與植物代謝合成相關，研究人員推測這是造成蔓菁和白菜風味的多樣性的主要原因之一。
研究人員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的4種脂肪族芥子油苷代謝物含量最高。4種代謝物合成的上游關鍵基因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，這表明MAM基因的擴張是導致蔓菁具較多辛辣物質(zhì)的主要原因。
在脂肪族芥子油苷代謝通路中，AOP2也是與風味和Glucoraphanin（其降解產(chǎn)物蘿卜硫素具有抗癌作用）相關的關鍵基因。前人的研究發(fā)現(xiàn)苷藍的三個AOP2基因中，有兩個是假基因，促使了苷藍中蘿卜硫苷物質(zhì)含量的增高。蔓菁和白菜中都有3個功能型的AOP2基因，研究利用RNAi技術抑制蔓菁和白菜中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。以上結果表明，蔓菁和白菜的假基因差異，影響了脂肪族芥子油苷代謝通路相關基因的進化，最終導致了蔓菁和白菜的風味不同。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100427