全球首個(gè)高質(zhì)量花生泛基因組圖譜繪制

記者7月14日從河南農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校教授殷冬梅團(tuán)隊(duì)首次繪制了高質(zhì)量的花生泛基因組圖譜，并找到了影響花生籽粒大小和重量的關(guān)鍵分子開關(guān)。這一成果不僅為未來花生基因組學(xué)輔助改良育種提供了理論基礎(chǔ)，也為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生的培育按下“快進(jìn)鍵”。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·遺傳學(xué)》上。

花生起源于南美洲，是農(nóng)作物中唯一地上開花、地下結(jié)果的豆科作物。其基因組龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給相關(guān)研究帶來了諸多挑戰(zhàn)。為深入探究花生的遺傳奧秘，科研團(tuán)隊(duì)采集了來自全球34個(gè)主要花生產(chǎn)區(qū)的269份種質(zhì)資源，涵蓋野生種、地方品種和現(xiàn)代改良品種，包括2個(gè)二倍體野生種、2個(gè)四倍體野生種和4個(gè)栽培品種代表，幾乎覆蓋了花生的“前世今生”。

殷冬梅團(tuán)隊(duì)通過高精度基因組組裝技術(shù)，繪制了全球首個(gè)高質(zhì)量花生泛基因組圖譜。在這份精密的花生“家譜”中，團(tuán)隊(duì)首次揭示了全基因組水平的結(jié)構(gòu)變異對(duì)花生產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響，精準(zhǔn)定位到?jīng)Q定籽粒大小與重量的關(guān)鍵變異點(diǎn)。這一成果為花生產(chǎn)量和抗病遺傳改良提供了重要的遺傳資源。

研究團(tuán)隊(duì)深入研究后發(fā)現(xiàn)，決定花生果實(shí)大小和重量的秘密，藏在基因組的結(jié)構(gòu)變異之中。其中，影響花生籽粒大小的“主角”，是一個(gè)名叫AhARF2-2的基因。該基因的一處微小結(jié)構(gòu)變異會(huì)導(dǎo)致其功能發(fā)生變化，從而“放松”了對(duì)籽粒膨大的抑制作用，讓花生籽粒可以長(zhǎng)大。

研究人員進(jìn)一步將該變異導(dǎo)入模式植物擬南芥中，結(jié)果顯示，種子明顯更大了。這一突破為未來通過分子育種手段培育高產(chǎn)花生品種提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。

此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)與籽粒重量顯著相關(guān)的變異基因AhCKX6。它有望成為未來花生育種領(lǐng)域的“潛力股”，為培育更高產(chǎn)、更優(yōu)質(zhì)的花生品種帶來新希望。

花生是全球重要的油料與經(jīng)濟(jì)作物，其單產(chǎn)水平的提升，對(duì)于保障植物油和優(yōu)質(zhì)蛋白的穩(wěn)定供給、維護(hù)國(guó)家糧油安全具有舉足輕重的作用。

這項(xiàng)研究不僅豐富了人類對(duì)花生基因組的理解，也促進(jìn)了花生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院院士錢前認(rèn)為，該研究是花生科研領(lǐng)域里程碑式的重大突破，為未來種質(zhì)創(chuàng)制與育種策略的制定提供了新思路，也為其他作物的泛基因組研究提供了借鑒。

殷冬梅表示，她最大的愿望就是通過基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等現(xiàn)代育種技術(shù)，為國(guó)家培育出最好的“金種子”，讓花生真正成為農(nóng)民增收致富的“金豆子”。（記者孫越 通訊員周紅飛 楊藝辰）

(責(zé)編：郝孟佳、孫競(jìng))