2019-05-09 09:06:28
5月1日，福建農(nóng)林大學(xué)教授莊偉建，聯(lián)合印度國際半干旱熱帶作物研究所、華北理工大學(xué)等23個研究機構(gòu)的研究成果“栽培種花生基因組揭示了豆科植物的核型、多倍體進化和作物馴化在《自然·遺傳學(xué)》在線發(fā)表。該項研究在全世界范圍內(nèi)首次破譯了四倍體栽培種花生的全基因組，標(biāo)志著我國在栽培種花生基因組、花生染色體起源、花生及豆科主要類群核型演化、花生基因組結(jié)構(gòu)變異、花生物種起源與分子育種研究方面處于國際領(lǐng)先水平。
因異源四倍體栽培種花生基因組大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研究難度大；花生的基礎(chǔ)生物學(xué)研究、重要基因精細定位與功能鑒定、花生分子遺傳育種和生物技術(shù)研究落后，長期影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。栽培種花生基因組是節(jié)段異源四倍體，由兩個相近基因組演化而來，一直未能破譯。
本項目在國際上率先完成并公布了高質(zhì)量栽培種花生全基因組序列和精細結(jié)構(gòu)框架，并精確注釋到無冗余等位基因水平；在此基礎(chǔ)上全面系統(tǒng)深入比較了花生與其它豆科物種及雙子葉植物葡萄的基因組，揭示了花生與其它豆科物種染色體起源、核型演化和栽培種花生基因組結(jié)構(gòu)變化，重構(gòu)了花生及豆科物種主要類群染色體數(shù)量和結(jié)構(gòu)變化復(fù)雜歷程，并發(fā)現(xiàn)花生核型是直接從豆科祖先染色體獨立進化產(chǎn)生；為解釋花生物種特有的生物學(xué)性狀演化提供了遺傳依據(jù)。
栽培花生四倍化后種子大小、抗病性、含油量等發(fā)生了極大變化，本項目在全基因組尺度上揭示了栽培花生基因含量變化，解析了種子大小、抗病性、油脂代謝和特殊固氮特性與基因含量及序列演化的關(guān)系。
研究系統(tǒng)深入提示了栽培種花生的物種起源、演化和栽培馴化，證明已測序的野生種A.duranensis不是栽培種花生A亞基因供體，栽培花生起源于42~47萬年前，其兩個變種和各亞種是獨立演變和馴化形成的，揭示了現(xiàn)代花生育成品種的基因組結(jié)構(gòu)，特別是提出了全新的花生演化學(xué)說，這將為花生遺傳改良提供理論指導(dǎo)。
花生育種的主要目標(biāo)是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆，本研究首次通過基因組精細定位獲得了花生種子大小、種皮顏色的決定基因、花生抗晚斑病和銹病的R基因簇，通過基因組也證實了誘變產(chǎn)生雙基因隱性突變高油酸新材料。該研究使花生的全基因組選擇育種、精準育種和大規(guī)?；蚪M編輯成為可能，可大大提高花生遺傳改良效率，培育更高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、安全新品種。研究表明花生基因組也可作為雙子葉植物的重要的參考基因組，用于研究雙子葉植物及豆科物種起源、演化和物種多樣性。
該項研究主要依托福建農(nóng)林大學(xué)，聯(lián)合印度國際半干旱熱帶作物研究所、武漢未來組生物科學(xué)研究院、華北理工大學(xué)、美國佛羅里達大學(xué)、臺灣成功大學(xué)、山東省農(nóng)科院、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)科院、河南省農(nóng)科院、中國農(nóng)科院油料作物研究所、美國喬治亞大學(xué)等23個研究機構(gòu)共同完成，對全球花生的遺傳改良具有里程碑貢獻。
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