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一个国际研究团队已完成六个花生品种的完整、无缺口基因组序列，为未来的花生育种和改良策略提供了全面的蓝图。
一个国际研究团队已完成六个花生品种的完整、无缺口基因组序列，为未来的花生育种和改良策略提供了全面的蓝图。
今天发表在《自然遗传学》杂志上的一篇新论文中，来自默多克大学作物与食品创新中心、北京大学农业科学院、广西农业科学院、山东省农业科学院和浙江大学的研究人员对栽培花生的两个野生祖先、四个栽培品种进行了测序，并为两个从未被完全定位的花生亚种开发了参考基因组。
研究人员随后分析了从世界各地收集的 521 份花生种质资源的 DNA，以确定与种子大小、含油量和其他关键农艺性状相关的遗传变异。
花生基因组结构复杂，含有大量重复DNA序列，因此花生基因组测序一直以来都极具挑战性。鉴于这些挑战，以往的测序工作遗留了大量序列空白和未定位区域，限制了现代基因组辅助育种工作的发展。
然而，这种新的端粒到端粒基因组组装填补了空白，并确定了两个候选基因，一个与含油量有关，另一个与种子大小有关。
第一个基因名为 AhWRI1，它与携带不同基因版本的花生品种之间种子含油量大约相差 6 个百分点（约 48% 对 54%）有关。
第二个基因 AhGSA1 与种子明显增大有关，携带该基因一个版本的花生品系平均每千粒种子重约 846 克，而携带另一个版本的品系每千粒种子重约 491 克——相差超过 70%。
这两个变种都可以用作常规花生育种计划中的 DNA 标记，以加速培育高产、高油品种。
CCFI主任兼该研究的共同通讯作者拉吉夫·瓦尔什尼教授解释说：
“花生是数亿人食用油和蛋白质的主要来源，但与大多数主要农作物相比，其遗传学研究一直更难进行。但有了这项新的基因组资源，育种者和研究人员终于拥有了一个完整的参考基因组，可以依靠它来培育更高产、营养更丰富的花生品种。”
该研究还发现，在一种花生亚种（ var. hirsuta）的所有样本植株中都存在一段较长的DNA序列，而另一种花生亚种（var. hypogaea）则基本不存在这段序列。该区域包含与植物结构和脂质代谢相关的基因，为这些花生类型之间的一些明显差异提供了具体的解释。
新的基因组还揭示，花生基因组的两半以截然不同的速度进化，这体现在重复 DNA 的数量差异、着丝粒向相反方向的重塑以及结构变化的频率上。
“我们知道栽培花生携带两套来自两个不同祖先物种的染色体，这两套染色体在数千年前融合在一起，”Varshney 教授说。
“但我们之前没有意识到的是，这两个亚基因组的进化是多么不对称，以及为什么会这样。了解这两个亚基因组是如何分化的，有助于解释花生在遗传上的行为方式，以及在育种中可能找到有用的多样性。”
食品未来研究所副校长彼得·戴维斯教授在谈到研究结果时表示：
“花生在全球粮食安全和营养方面发挥着至关重要的作用，其固氮特性使其成为可持续作物轮作的理想选择。因此，尽管澳大利亚的花生产业在全球范围内规模可能不大，但默多克大学对这种至关重要的作物的研究投入却在不断扩大。我向瓦尔什尼教授及其团队表示祝贺，正是通过这样的资源，我们才能朝着构建更安全、更可持续的农业体系迈出切实的步伐。”
默多克大学主管科研与创新的副校长彼得·伊斯特伍德教授补充道：
“人类基因组的首次T2T组装仅仅在四年前才完成。考虑到花生拥有来自两个不同物种的四套染色体，此次对六个品种的T2T组装堪称一项卓越的成就。我们为默多克大学的研究人员在基因组学研究领域处于领先地位而感到无比自豪，并期待看到Varshney教授及其团队将这种方法应用于小麦和其他重要的大田作物和园艺作物。”
