福建農(nóng)林大學(xué)莊偉建教授率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)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(jìn)化和作物馴化（The genome of cultivated peanut provides insight into legume karyotypes, polyploid evolution and crop domestication）”于2019年5月1日在國際學(xué)術(shù)權(quán)威刊物英國《自然·遺傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志在線發(fā)表。該項(xiàng)研究在全世界范圍內(nèi)*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。該成果對全球花生的遺傳改良具有里程碑貢獻(xiàn)，對我國乃至全球農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)研究具有重要意義。

　　花生是世界上重要的油料作物和大宗農(nóng)作物，是*有影響力的豆科作物之一。全世界有106個國家種植花生，每年種植面積達(dá)2500萬公頃。我國是世界花生*大國，種植面積達(dá)7500多萬畝，產(chǎn)量達(dá)1700萬噸，占世界總產(chǎn)量約40%，占全國油料作物總產(chǎn)（不含大豆）近50%，其種植業(yè)產(chǎn)值達(dá)1200億元，居全國農(nóng)作物（水稻、小麥、玉米之后）的第四位。隨著高油酸花生的出現(xiàn)，花生將提供與橄欖油、茶籽油一樣或更好的大宗食用油和更優(yōu)質(zhì)的食品?；ㄉa(chǎn)業(yè)將面臨前所未有的廣闊發(fā)展前景。但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(xì)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。本研究成果將為這些研究領(lǐng)域提供重要基因組資源和技術(shù)支撐，極大地促進(jìn)花生分子遺傳改良和產(chǎn)業(yè)升級發(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(xiàng)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(xì)結(jié)構(gòu)框架，并*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(dú)立進(jìn)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(xiàng)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(dú)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*通過基因組精細(xì)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(shí)了誘變產(chǎn)生雙基因隱性突變高油酸新材料。因此，本成果在應(yīng)用基因組資源和技術(shù)解決花生重要科學(xué)問題實(shí)踐上也取得了重大突破。對花生的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究將起巨大的推動作用。使花生的全基因組選擇育種、*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。研究成果具有重大的科學(xué)意義和社會效益，奠定了我國在花生基礎(chǔ)生物學(xué)研究的國際前沿地位。

　　福建農(nóng)林大學(xué)莊偉建教授、ICRISAT（印度國際半干旱熱帶作物研究所）的Varshney研究員、福建農(nóng)林大學(xué)明瑞光教授、華北理工大學(xué)王希胤教授是論文的共同通訊作者。

農(nóng)業(yè)網(wǎng)(Agronet.com.cn)微信掃一掃： 盡“掃”天下農(nóng)商情