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大白菜与西兰花是“亲戚”?十字花科植物DNA比对揭示的演化关系

是的,大白菜和西兰花确实是“亲戚”,而且是相当近的亲戚!它们都属于十字花科这个大植物家族。DNA比对技术为我们揭示了它们之间清晰的演化关系。

以下是具体的解释:

同属十字花科:

  • 十字花科是一个庞大且重要的植物科,包含了许多我们熟悉的蔬菜和经济作物,例如:卷心菜、花椰菜(菜花)、西兰花、抱子甘蓝、羽衣甘蓝、芥菜、油菜、萝卜、芝麻菜、荠菜等。
  • 大白菜芸薹属芸薹种的一个变种。
  • 西兰花芸薹属甘蓝种的一个变种。

DNA比对揭示的亲缘关系:

  • 现代分子生物学技术,特别是基因组测序和DNA序列比对,是研究物种演化关系最有力的工具。
  • 科学家们对十字花科众多物种(包括大白菜、西兰花以及其他芸薹属、萝卜属等物种)的基因组进行了测序和分析。
  • 通过比较它们同源基因(具有共同祖先来源的基因)的DNA序列相似度,可以构建出反映它们演化历史的系统发育树
  • 这些DNA比对研究清晰地显示:
    • 大白菜和西兰花在系统发育树上位置非常接近。
    • 它们共享一个相对晚近的共同祖先。这个共同祖先生活在距今大约2400万年至4300万年前(地质年代的渐新世)。
    • 这个共同祖先属于芸薹属的祖先类群。

芸薹属的核心地位:

  • 十字花科的演化中心之一在地中海地区。
  • 大白菜和西兰花所属的芸薹属是十字花科中最重要的属之一,其核心祖先种被认为是:
    • 芜菁型祖先:染色体组AA(n=10),可能是地中海或中欧的野生种,演化出了芜菁、大白菜(及其近亲小白菜)、中国芥菜等。
    • 黑芥:染色体组BB(n=8),可能起源于中东/北非,演化出了黑芥、埃塞俄比亚芥等。
    • 甘蓝型祖先:染色体组CC(n=9),起源于地中海沿岸,演化出了甘蓝(包括西兰花、卷心菜、花椰菜、羽衣甘蓝、抱子甘蓝等所有变种)、埃塞俄比亚芥等。
  • 西兰花甘蓝的一个变种,其直接祖先就是具有CC染色体组的地中海野生甘蓝。
  • 大白菜芸薹的一个变种,其起源涉及芜菁型祖先(AA)黑芥(BB) 的自然杂交,形成了染色体组为AABB(n=18)的芸薹种。大白菜是从这个芸薹种中选育出来的东亚特色蔬菜。
  • 虽然它们的直接祖先不同(西兰花祖先主要是CC,大白菜祖先是AA和BB杂交形成的AABB),但DNA比对表明,芸薹属内这些祖先种的分化时间相对较近(数千万年),并且它们之间仍然存在大量的同源基因序列,显示出密切的亲缘关系。它们都属于芸薹属这个“大家庭”。

形态差异与基因保守性:

  • 尽管大白菜(主要食用膨大的叶球/叶片)和西兰花(主要食用未成熟的花序和花茎)在形态和食用部位上差异巨大,这是人类长期选育不同性状(叶用 vs 花用)的结果。
  • DNA比对揭示的是它们核心遗传物质的相似性。控制它们基本生理过程、花器官发育(它们的花都是典型的十字形花冠,四瓣)等关键功能的基因是非常保守和相似的。
  • 这种基因层面的高度相似性,正是它们被归为同一科、同一属的科学依据,也证实了它们近期的共同起源。

结论:

DNA比对研究确凿无疑地证实,大白菜和西兰花是近亲。它们同属于十字花科芸薹属,拥有一个生活在数千万年前的共同祖先。虽然人类的选择育种让它们的外形和食用部位迥异(一个吃叶,一个吃花),但在基因层面,它们共享着大量来自共同祖先的遗传信息,是不折不扣的“亲戚”。下次在餐桌上同时看到它们,可以感叹一下大自然演化的奇妙和人类驯化改造的力量。