大蒜（Allium sativum L.）是一种重要的蔬菜作物，在我国的种植面积常年维持在一千万亩以上。栽培大蒜都不育，需通过鳞芽（俗称蒜瓣）无性繁殖，导致大蒜种植种子成本高、病毒大量累计等问题，制约了我国大蒜产业发展。当前，只有中西亚大蒜起源中心仅存少量可育大蒜种质，其能发育出正常的花和种子。一般来讲，大蒜发芽后，鳞芽可在苗期持续为其供应营养，确保苗期蒜更能应对和适应多变的环境。据此，有推测认为，鳞芽进化并作为种子，因其进化过程中强大的生存优势，从而取代有性繁殖，导致有性繁殖在该物种中变得可有可无，出现退化。然而，有关大蒜有性繁殖性状退化的机制尚不清楚。

2023年11月，Horticulture Research上线了（Advance Access）扬州大学刘头明/中蔬所王海平等国内外团队题为Genome resequencing reveals the evolutionary history of garlic reproduction traits的研究论文，揭示了大蒜有性繁殖性状退化的基因组基础。

扬州大学刘头明教授前期开展了84份大蒜核心种质的重测序及群体分析，系统揭示了大蒜种群进化历史，明确了我国大蒜四六瓣蒜和多瓣蒜组群源于独立驯化。在此基础上，该研究对包括14份可育大蒜种质在内的额外50份大蒜材料进行重测序。利用这134份大蒜种质，围绕大蒜抽薹能力和花气生鳞茎形成，系统开展了其进化历史分析。

图1 大蒜种质的群体结构与遗传多样性

种群分析发现，134份种质可分为五个组群（图1），其中14份可育材料均属于基部组（BG；基因型偏向外群近缘物种韭葱），且遗传多样性大于其他组群。研究人员进一步通过选择性清除分析、基因表达、单细胞RNA测序和全基因组性状关联分析，发现在大蒜驯化过程中，大量抽薹控制基因存在明显的选择印记。最后，论文深入分析了B-box转录因子Asa2G00291.1、global transcription factor group E 基因Asa5G01527.1和VIN3同源基因Asa3G03399.1的功能和进化选择特征，明确它们控制了大蒜抽薹，并具有清晰的选择信号。

此外，有研究发现大蒜花药和柱头败育与花器官中大量气生鳞茎着生相关，花发育过程中定期清除气生鳞茎，可一定程度改善花器官发育。为了确定与大蒜花发育相关的基因，研究人员比较了可育大蒜F87（无气生鳞茎）和不育大蒜二水早（花中大量气生鳞茎）两个品种的花器官转录组，发现大量已报道的鳞芽膨大相关基因与气生鳞茎形成相关，如FT同源基因Asa6G06199.1，GA2ox基因Asa8G03383.1等，并且这些基因在栽培大蒜中具有强烈的选择信号（图2）。推测大蒜进化过程中，鳞芽发育相关基因的进化不仅促使了鳞芽的膨大，也致使了花芽膨大形成气生鳞茎。

图2 大蒜花分化相关基因的选择特征

综上所述，大蒜抽薹和气生鳞茎形成是关系大蒜有性繁殖能力的关键生长过程。本文中鉴定到大量与大蒜抽薹和气生鳞茎形成相关的基因，并发现它们在栽培大蒜中具有强烈的选择信号。相关研究结果为深入分析大蒜有性繁殖能力退化提供了重要的基因组基础。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所王海平研究员，中国农业科学院麻类所已毕业博士张江江，扬州大学园艺园林学院青年教师高松为论文第一作者，扬州大学刘头明教授和以色列植物科学研究所Rina Kamenetsky为论文通讯作者，华中农业大学李林教授等也参与完成了该研究。本研究得到了国家自然科学基金项目（31872946、32172566、32372689），扬州大学人才引进科研启动基金（5018/137012867），山东省重点研发计划项目（2023CXPT045）和国家现代农业产业技术体系（CARS-24-01）的项目资助。

扬州大学刘头明教授团队招聘青年教师与博士后：

扬州大学园艺园林学院葱蒜生物学与遗传育种团队主要从事大蒜生物学研究，长期围绕葱属物种进化和种群演化、重要性状形成生物学基础、育种技术方法创新和新品种选育等方向深入开展研究，取得了较好的积累。近三年来相关成果在Molecular Plant、Genome Biology、Plant Biotechnology Journal、Plant Journal、Horticulture Research等国际主流刊物发表。由于团队发展需要，现招聘相关方向的青年教师或博士后多名。

一、研究方向及专业技能要求

（1）近3年取得或即将取得博士学位，年龄在35周岁以下；具有高度的责任心和上进心，热爱科学研究，富有团队协作精神；

（2）具有从事园艺学、农学、分子生物学、遗传学或生物信息学等专业研究经历；

二、个人待遇

博士后待遇按照扬州大学相关政策发放（年薪30万以上），博士后出站达到留校条件可协商留校。青年教师具有事业编（没有非升既走压力），学校提供在国内具有竞争力的工资待遇。

三、联系方式

欢迎广大国内外青年才俊加盟本课题组，有意者请将个人简历以邮件的方式发送到liutouming@caas.cn，或电话13574188029（微信同号）。联系人：刘老师。本招聘信息长期有效。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad208

转自：“园艺研究”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！