■新聞緣起
近期由中國農業科學院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳華大基因研究院主導，英國、韓國、加拿大、美國、法國、澳大利亞等國家組成的“白菜基因組測序國際協作組”（Brassica rapa Genome Sequencing Project Consortium，BrGSPC）共同合作完成了白菜全基因組測序，研究成果在線發表于國際權威學術期刊《自然—遺傳學》，這標志著我國以白菜類作物為代表的蕓薹屬作物基因組學研究取得了國際領先的地位，這項成果對白菜類作物和其他蕓薹屬類作物的育種具有重要意義。
古往今來，白菜一直深受人們喜愛。著名國畫大師齊白石老先生有一幅寫意的大白菜圖，題句說：“牡丹為花中之王，荔枝為百果之先，獨不論白菜為蔬之王，何也。”于是“菜中之王”的美名不脛而走，流傳開來。
中國的老百姓，特別是中國北方老百姓，對白菜有特殊的感情。經濟困難的時期，大白菜是整個冬季唯一可吃的蔬菜，一戶人家往往需要儲存數百斤白菜以應付過冬；快到冬天時，陽臺、地下室放得全是大白菜。醋溜白菜、白菜燉豆腐、腌白菜、上湯白菜，都堪稱經典。
據報道，由美國哈佛大學和英國劍橋大學等全世界2500名國際頂級醫學教授組成的國際權威機構F1000（Faculty of 1000 Medicine），推薦白菜基因組為近期最受關注的基因組測序研究之一。基因組研究選擇了白菜，也是因為白菜獨具“菜中之王”的美名嗎？是平時我們吃的大白菜嗎？白菜基因組研究讓人們可以更多的了解白菜嗎？白菜有其他的用途嗎？帶著這些問題，科技日報記者采訪了中國農業科學院蔬菜花卉研究所研究員王曉武。
———— 此白菜非彼白菜 ————
我國是世界最大的白菜生產國，目前大白菜和小白菜栽培面積已超過400萬公頃，總產量約12000萬噸，在我國的蔬菜供應中具有舉足輕重的地位。白菜在韓國、日本以及東南亞各國也是主要的蔬菜。
這里說的白菜是我們吃的大白菜、小白菜、洋白菜的哪一種呢？專家介紹說，此次測序的是大白菜，這個序列是白菜類蔬菜的一個代表，其他類型的白菜也可以用這個序列做共同的參照。可以參照大白菜基因組的作物主要是指十字花科蕓薹屬蔬菜，具體包括北方耐儲存的大葉大白菜、綠色葉子的小白菜、圓形的洋白菜、生長于南方的菜薹（菜心）、形狀酷似蘿卜的蔓菁等形態各異的一大類蔬菜。
與最早完成測序作物擬南芥是“近親”
對于為何選擇白菜作為基因組研究對象，王曉武介紹說選擇白菜出于三方面的原因。首先，白菜是我國種植面積最大的蔬菜作物，從加快優良品種培育的角度，基因組研究是必要的基礎工作。第二，白菜的祖先種與模式物種擬南芥非常相似，它們大約在1300—1700萬年前發生了分化，兩者依然維持著良好的基因之間的線性對應關系。通過與已知基因組進行比較，將省去在未知中的探索，節約大量的研究經費和時間的投入。第三，油菜是一種復雜的植物作物，具有A、C兩個基因組，其中A基因組即是白菜基因組，白菜基因組研究將給下一步復雜作物基因組研究奠定基礎。
———— 基因組研究解讀白菜形態迥異 ————
白菜基因組測序工作先后耗時1年。在完成白菜基因組組裝的基礎上，研究人員進一步開展了白菜基因組注釋、比較基因組學、基因組進化和各種相關的生物學分析。后續開展了生物信息分析，直到今年7月公布了基因信息分析研究結果。
研究發現白菜經歷兩次進化
研究發現白菜基因組存在3個類似但基因密度明顯不同的亞基因組，其中一個亞基因組密度顯著高于另外兩個亞基因組，推測白菜基因組在進化過程中經歷了兩次全基因組復制事件與兩次基因丟失的過程。
王曉武向記者解釋道，基因組復制和基因丟失是自然界物種進化的一種重要方式。舉例來說，基因組復制是指，遺傳細胞攜帶的全部遺傳物質增加一倍，形成了新的個體，新個體則具有了相對于原物種兩倍的基因數量；基因丟失是指，相同或相似功能的基因發生重復之后，大多數重復的基因會自然死亡。經過基因復制與基因丟失，新個體就產生了與其父輩不同的性狀。
生長素基因擴增使白菜形態迥異
研究還發現，白菜在基因組發生復制之后，與器官形態變異有關的生長素相關基因發生了顯著的擴增，白菜基因組復制導致了許多與形態變異有關的基因保留更多拷貝，這可能是白菜類蔬菜具有豐富的根、莖、葉形態變異的根本原因，這一成果對研究不同產品器官的形成與發育具有重要價值。
———— 為育種工作“踩點” ————
基因組研究的目的在于，給培育高品質作物品種提供“地圖”。沒有基因組研究基礎時，對基因的分析與標記是模糊的，只能是通過多次實驗觀察來彌補。現在的技術允許研究人員對基因進行詳細分析，并對性狀相關基因片段進行準確標記，為育種工作提供挖掘寶藏的地圖。
白菜有可能變成抗癌蔬菜
與白菜同屬十字花科蕓薹屬蔬菜的甘藍，含有一些特殊的硫化物，具有防癌作用，而白菜卻不含有該物質。王曉武說，研究發現，白菜在產生抗癌物質的同時，會產生一種酶，將其轉化為另外一種無抗癌功能的物質。通過基因組研究，發現了產生這種特定酶的基因，通過破壞這些基因，就能夠將白菜變成一種含抗癌物質的蔬菜。
抗病基因根治蔬菜病害
根腫病是目前在農作物特別是蔬菜中流行的一種土傳病害，在我國主要危害大白菜、青菜、芥菜等十字花科蔬菜，此種真菌在土中可存活10年以上，蔓延速度也很快。使用藥物可以對這種真菌抑制，但毒性很大。通過基因組研究，加快了抗根腫病基因的應用，利用抗病基因來根治這種病害比用藥更安全。
■延伸閱讀
白菜基因組研究歷程
2002年，韓國籌集2500萬美元啟動白菜基因組測序研究，并于次年與很多國家一同建立了白菜基因組測序聯盟。
2008年，韓國完成2條白菜染色體測序。
2008年10月，中國啟動以Solexa技術為核心的新白菜基因組測序計劃。2009年1月，中國白菜基因組項目完成基因組草圖測序。
2009年3月，BrGSP成員與中國白菜基因組項目組協商中國項目的地位， BrGSP最終決定終止全部測序工作。
2009年9月，完成白菜基因組測序，BrGSP確認中國項目序列為白菜基因組參照序列。
2010年7月，建立BRAD網站（http://brassicadb.org/brad/），對外公布了測序結果。
