全球芝麻菜(Eruca sativa)遗传多样性解析：驯化历史与育种潜力的基因组学研究

本研究针对地中海地区重要叶菜作物芝麻菜(Eruca sativa)的驯化历史和遗传多样性空白，通过对202份全球种质资源进行全基因组重测序，揭示了4个遗传群体(G1-G4)的分化模式，发现欧洲群体(G2)为最古老谱系，南亚群体(G4)存在12个适应性选择基因。研究首次鉴定出土耳其-以色列-伊朗杂交带，为芝麻菜抗病育种和种质创新提供了关键靶点。

　　

研究背景与科学问题

芝麻菜作为地中海地区传统叶菜，近年来因其富含抗癌硫苷和类黄酮等活性成分风靡全球。然而这个古老作物的身世之谜始终未解：圣经时代就有记载的芝麻菜，究竟如何从野生种演化为栽培种？为何欧洲人爱吃它的叶片，而南亚人却主要榨取种子油？更棘手的是，芝麻菜自交不亲和特性导致育种困难，现有种质资源分类混乱——有的被归为Eruca vesicaria亚种，有的被误认为萝卜(Raphanus sativus)近缘种。这些谜团严重制约着芝麻菜风味改良和抗病育种进程。

研究设计与技术路线

研究人员收集全球202份芝麻菜种质（含66份南亚种质），采用7×覆盖度的全基因组重测序技术，基于Burrows-Wheeler算法比对自建参考基因组(PRJNA1269263)，通过ADMIXTURE群体结构分析和IQ-TREE系统发育树构建，结合XP-CLR、F_ST和π比值三重选择性清除扫描策略，首次绘制了芝麻菜遗传多样性全景图谱。

主要研究结果

1. 遗传结构及系统发育关系

ADMIXTURE分析揭示4个群体：G1实为萝卜近缘种误标样本；G2(欧洲)、G3(北非)和G4(南亚)构成芝麻菜三大基因库。系统发育树显示G2位于基部位置，暗示欧洲可能是最早驯化中心。值得注意的是，土耳其-以色列-伊朗交界处存在"遗传混合带"，这里发现的未分类样本可能蕴藏珍贵杂交性状。

2. 地理分布与群体动态

阶梯图分析显示G2有效群体大小(N_e)最小但历史最悠久，而G3具有最大N_e。南亚G4群体表现出最高遗传隔离度(F_ST=0.32)，其叶片光滑少毛的形态特征与多毛的G1形成鲜明对比。

3. 基因流与适应性进化

Dsuite检测到G2-G3存在微弱基因流(D=0.06, Z=9.47)，而G4则保持遗传隔离。选择性清除分析发现G4特有的12个适应性基因，包括调控硝酸盐吸收的NPF2.3和抗病相关基因UBA2C，这些基因可能助力芝麻菜在南亚高温环境中的生存适应。

研究结论与意义

该研究首次从基因组层面解构芝麻菜驯化历史，提出"地中海双线传播"假说：向西经欧洲殖民传入美洲，向东沿丝绸之路进入南亚。发现的杂交带种质和抗病基因资源，为突破芝麻菜与芸薹属作物远缘杂交障碍提供新思路。研究特别指出，当前种质库存在南亚样本过度代表、地中海样本不足的问题，未来应加强自然化区域的种质收集，以释放这个"古老而年轻"作物的全基因组育种潜力。