2017年11月2日，國際學術權威刊物自然出版集團旗下子刊《NatureCommunications》雜志在線發(fā)表了《TheasparagusgenomeshedslightontheoriginandevolutionofayoungYchromosome》，即“蘆筍基因組序列揭示早期階段Y染色體起源與演化機制”，我院陳光宇研究員為該論文通訊作者，蔬菜花卉研究所周勁松副研究員與美國喬治亞大學植物生物學系AlexHarkess、華大基因許春艷為論文共同作者，標志著我院領銜的國際合作項目“蘆筍基因組測序分析”計劃順利完成。

蘆筍（Asparagusofficinalis）屬于典型的雌雄異株植物（僅約占被子植物的6%），具有獨特的進化上較為原始的同型X、Y染色體，是研究植物性別決定與性染色體起源進化的模式植物。國際蘆筍基因組計劃由我院于2009年在第十二屆世界蘆筍大會上發(fā)起，2010年12月國際合作項目“蘆筍基因組測序分析”在南昌正式簽約實施，陳光宇研究員擔任首席科學家。歷經(jīng)七年，先后有中國、美國、荷蘭、意大利、德國、日本、泰國7個國家參與，獲得多個國家自然科學基金項目資助。該項目首先采用二代測序（SBS）+三代測序（PacBio）+單分子光學圖譜（BioNano）策略，成功獲得1.205Gb高質量的雄性雙單倍體（YY）蘆筍全基因組序列蘆筍參考基因組，contigN50高達88.16Kb，scaffoldN50達到1.24Mb，將93.7%scaffold錨定至全部10條染色體參考序列上，預測了27，656個蛋白編碼基因。然后通過比較基因組學與實驗分析，在Y染色體上鎖定一個X染色體缺失的長約1M的非重組性別決定區(qū)域，從中鑒定出雌性抑制基因（SOFF）和一個雄性特征基因（aspTDF1），它們是獨立連鎖的，決定著蘆筍雌雄性別。SOFF基因的γ射線誘變缺失突變體和自發(fā)移碼突變體，結果都導致XY表型由雄性到雌雄同體轉變；而γ射線誘導的Y染色體整個非重組區(qū)域缺失突變體，結果導致XY表型由雄性到雌性轉變。分子系統(tǒng)學進一步分析表明，在天門冬屬內，伴隨著雌性抑制基因（SOFF）出現(xiàn)，隨后非重組的性別決定區(qū)域膨脹，產(chǎn)生了一個具有功能活性的Y染色體。這些研究結果從分子水平證實了Brian與DeborahCharlesworth關于植物性染色體起源進化經(jīng)典的“兩基因”假說，揭示了雌雄異株植物性別決定和染色體進化的分子機制。

蘆筍基因組的解讀，是我省科學家通過國際合作完成的個高質量的模式植物基因組序列分析，將極大推動蘆筍功能基因組以及雌雄異株植物性別決定與染色體進化機理研究，拉開了蘆筍分子育種序幕，為培育具有高產(chǎn)、優(yōu)質、抗病蟲害、抗逆、全雄、全雌等優(yōu)良性狀的蘆筍新品種打下了良好的基礎，對推動世界蘆筍產(chǎn)業(yè)科技進步具有十分重大的理論和實踐意義。