Как китайская и белокочанная капуста стали похожими

Белокочанная и китайская капуста имеют много общего: у обеих листья плотно оборачиваются друг вокруг друга, образуя кочан. Примечательно, однако, что эти две культуры происходят от двух разных видов Brassica, одомашненных фермерами на разных континентах. В публикации в Nature Genetics учёные из Wageningen UR показывают, как эти два разных вида Brassica были одомашнены в Европе и Азии, иногда давая очень похожие культуры.

Капуста, кольраби и цветная капуста родственны и были одомашнены европейскими фермерами столетия назад от диких предшественников Brassica oleracea. В Азии совершенно другой вид, Brassica rapa, развился в культуры со схожим внешним видом, такие как пекинская капуста, пак-чой и репа. Вместе с учёными из Китайской академии сельскохозяйственных наук исследователи из Wageningen UR объяснили, как два сорта Brassica в разных частях света развились в столь разнообразные, но часто очень похожие культуры.

Хотя одомашнивание культуры — долгий и сложный процесс, в истории есть редкие примеры конвергентного доместикации, когда похожий тип культуры развивается в разных местах и в разное время. По словам Гусье Боннемы, специалиста по селекции растений из Wageningen UR и одного из авторов статьи, капустные культуры Европы и Азии — прекрасный пример этого процесса. «Эти два вида Brassica, по-видимому, были относительно легко одомашниваемы, иногда в очень похожие культуры, такие как кочанные капусты, репа и кольраби. В Европе и Азии есть культуры Brassica, которые выращивают ради цветочных органов, например, цветная капуста, брокколи, брокколетто и цайсинь».

Вероятно, виды Brassica были так пригодны для одомашнивания и селекции из-за трипликации их геномов. Это означает, что большие сегменты ДНК и многие гены присутствуют в геноме в трёх экземплярах. Эта трипликация возникла у предка видов Brassica 16 миллионов лет назад. Эти так называемые паралогичные гены позволяют отбирать вариации генов в потомстве без потери основных функций, поскольку эти функции по-прежнему выполняются другими копиями генов.

Боннема: «Хорошо хранящийся кочан плотно обёрнут, то есть листья сложены внутрь. Поскольку у капусты есть три копии определённого гена, одна копия может мутировать так, что листья, например, будут загибаться, в то время как другие копии сохранят свою первоначальную функцию. Сравнивая это с другими одомашненными видами без недавней дупликации генома, мы видим, что у них обычно меньше разных овощных типов. В результате мутация в гене не так легко отбирается и исчезает».

Селекция идеальной капусты

Это исследование — первое доказательство того, что трипликация генома увеличивает возможности для разнообразия и конвергентного доместикации двух сортов Brassica. «Это даёт увлекательное представление о том, как работает одомашнивание, и создаёт возможности для доместикации новых культур», — говорит Боннема. Более того, лучшее понимание работы лежащих в основе генов позволяет селекционерам выводить идеальные сорта капусты.

«Зная, какой ген создаёт более широкий или крупный лист, а какой заставляет внутренние листья загибаться внутрь, мы можем целенаправленно отбирать по этим свойствам», — заключает Боннема.