近日，蔬菜所在国际期刊《Theoretical and Applied Genetics》（IF=4.2，中科院一区TOP）发表了题为“Genetic Characteristics and Agronomic Traits in Leafy Head Chinese Cabbage Breeding”的研究论文。该研究系统解析了大白菜15个重要农艺性状的遗传特性与基因组关联规律，为大白菜分子设计育种和性状聚合改良提供了重要理论依据与技术支撑。
大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis）起源于中国，素有 “国菜” 的美誉，是我国播种面积最广、总产量最高的蔬菜作物之一，在保障蔬菜市场均衡供给、稳定菜价、丰富居民膳食结构等方面发挥着至关重要的作用。大白菜的产量、株型及叶球形态等核心农艺性状多为复杂数量性状，受遗传因子与环境因素共同调控，其分子遗传调控机制仍有待系统解析。本研究以149份高度纯合的大白菜自交系为试验材料，通过连续三年的多点田间鉴定，对株高、开展度、单株毛重、叶球重、球高、球宽、球叶数等15个关键农艺性状开展了全基因组关联分析（GWAS）。
表型分析结果表明，供试15个大白菜关键农艺性状均存在丰富的遗传变异，变异系数介于16.54%~44.70%，广义遗传力为0.35~0.81，平均遗传力达0.62，说明遗传效应是调控大白菜表型变异的主导因素，大白菜农艺性状具备良好的育种选择潜力。本研究通过群体基因型检测，共鉴定获得 255,001个高质量变异位点，包含200,999个单核苷酸变异（SNP）和54,002个插入缺失变异（InDel）。群体结构分析将149份大白菜自交系划分为 11 个遗传亚群，其中第2亚群为原始祖先类群，该亚群演化形成第10亚群，并与其余亚群存在遗传关联，明确了种质材料的遗传分类特征，厘清了供试材料间的亲缘关系。
基于全基因组关联分析（GWAS），共筛选获得60个与目标农艺性状显著关联的遗传位点。其中，A01-12163783、A04-24022132 等多个位点表现出一因多效特征，可同时调控多个农艺性状；且同一性状的关联位点存在典型的多基因累加效应，初步揭示了大白菜数量性状的复杂遗传调控机制。本研究共预测得到66个候选基因，隶属蛋白激酶、泛素连接酶、转录因子等多个基因家族，主要参与植物生长发育调控、激素信号传导、细胞壁合成等重要生物学过程。此外，本研究针对6个关键显著关联位点开发了KASP分子标记，并利用96份大白菜新种质开展验证试验，验证结果与GWAS分析结果高度吻合，证实本研究发掘的遗传位点可靠性高，具有良好的分子育种应用潜力。
本研究鉴定获得的显著遗传位点与候选基因，为深入解析大白菜重要农艺性状的分子调控机制提供了新的理论依据。同时，本研究揭示的数量性状多基因累加遗传特征，也为大白菜数量性状的分子聚合育种与精准改良提供了优异遗传资源和实践参考。
蔬菜所博士后李延璨和崔冰为论文共同第一作者，李景娟副研究员为论文通讯作者，高建伟研究员在本研究实施与推进过程中给予了关键性指导。本研究得到了山东省重点研发计划、山东省农业科学院农业科技创新工程、山东省蔬菜产业技术体系、国家大宗蔬菜产业体系等项目的资助。（撰稿：李延璨 李景娟 核稿：王凤德）
