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作物多样性是农业生产力持续发展的根本基础。有限的遗传变异成为目前作物育种中最大障碍。远缘杂交或种间杂交的基因组渐渗是丰富遗传多样性的重要来源，但往往受到渐渗频率低的限制。近日，Plant Biotechnology Journal 在线发表了河北农业大学申书兴教授团队与中国农业科学院油料作物研究所刘胜毅研究员团队题为“An efficient allotriploid–mediated system of generating genomic introgression from Brassica oleracea to B. rapa”的文章。该研究构建了由异源三倍体介导的大白菜–甘蓝渐渗系创制体系，显著增加了两个近缘物种之间的渐渗频率，受体基因组产生了大范围变异，进而产生了丰富的性状变异。![]()
本研究中将四倍体大白菜与二倍体甘蓝杂交，获得异源三倍体种间杂交种，继而与二倍体大白菜杂交/回交、自交，结合游离小孢子培养，创制了高频渐渗外源种基因组序列的大白菜–甘蓝渐渗系。最后，研究者们开发了基于比较基因组学的高通量、高精度鉴定渐渗片段位置和来源的方法，在46个渐渗系中共检测到1,301个甘蓝渐渗片段（从甘蓝C基因组向白菜A基因组的渐渗），平均每个渐渗系有28.28个外源片段，渐渗率远高于以往近缘种直接杂交的研究报道。受体亲本基因组的0.71%–27.40%被甘蓝染色体片段替换，来自甘蓝的渐渗片段长度明显长于在渐渗系中被替换的大白菜基因组，受体基因组发生了大范围的变异。与亲本相比，渐渗系产生了更多的表型变异。这些表型可分为三类：(I)大白菜和甘蓝中均不存在的新性状，如根膨大；（II）甘蓝特有而大白菜中没有的新性状，如富含有益代谢物萝卜硫苷；(III)拓宽了大白菜中原有性状的变异范围。为了鉴定渐渗甘蓝片段如何影响表型变异，研究者以渐渗系GDH23的开花时间作为一个典型性状进行了深入解析。GDH23中存在一个包含四个开花基因BoAGL2、BoFLC、BoFY和BoNF-YA1的4.1 Mb甘蓝渐渗片段，构建该渐渗片段近等基因系发现，包含此甘蓝渐渗片段植株较没有该渐渗片段的植株开花时间推迟了6天。综上所述，本研究建立了一个高效的近缘种遗传渐渗系统，丰富了大白菜基因组的遗传多样性和性状变异，也为其它作物提高遗传变异和育种效率提供了新的方法和策略。河北农业大学蔬菜遗传育种团队顾爱侠教授、河北农业大学与中国农业科学院油料作物研究所联合培养博士研究生李晓敏和王增峰为论文的共同第一作者。河北农业大学蔬菜遗传育种团队申书兴教授、赵建军教授与中国农业科学院油料作物研究所张园园副研究员为论文共同通讯作者。中国农业科学院油料作物研究所刘胜毅研究员对本论文给予了充分指导。河北农业大学蔬菜遗传育种团队自2002年，一直围绕芸薹属白菜种与甘蓝种开展了种间杂交种、异附加系、渐渗系等研究，深耕分子染色体工程创制新种质。本研究得到了国家自然科学基金重点项目和河北省杰出青年科学基金等项目资助。论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14564
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图 1渐渗系的构建与甘蓝渐渗片段鉴定
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