福建農(nóng)林大學(xué)團(tuán)隊(duì)首次破譯四倍體栽培種花生的全基因組

日前從福建農(nóng)林大學(xué)獲悉，該校莊偉建教授科研團(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”于日前在國際學(xué)術(shù)權(quán)威刊物英國《自然·遺傳學(xué)》雜志在線發(fā)表。該項(xiàng)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重大貢獻(xiàn)，對我國乃至全球農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)研究具有重要意義。

我國是世界種植花生第一大國，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。在當(dāng)前我國油料短缺嚴(yán)峻、食用油66%依賴進(jìn)口情況下，花生生產(chǎn)關(guān)系國計(jì)民生。鑒于花生的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近十多年來，國際上積極開展花生的基因組研究。但因四倍體栽培種花生基因組大、復(fù)雜，A、B兩個亞基因組相似性高，一直未能獲得突破性進(jìn)展。

為破譯栽培種花生的基因組，莊偉建率領(lǐng)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用具有全國70%育成品種血緣的獅頭企為材料，利用三代單分子測序技術(shù)、染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)和超高密度遺傳圖譜，以及其他生物信息學(xué)、遺傳學(xué)、功能基因組學(xué)等手段，突破復(fù)雜基因組組裝的困難，獲得了高質(zhì)量的重疊群和基因組支架，組裝總長達(dá)2.54 Gb，占花生基因組總長94.1%;進(jìn)而精確組裝到20條染色體水平(全長2.51Gb)的高質(zhì)量四倍體花生基因組。這是世界上第一個完成花生全基因組測序和染色體精細(xì)結(jié)構(gòu)框架注釋的花生基因組，為準(zhǔn)確研究基因功能、表達(dá)、劑量效應(yīng)和遺傳模式奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

據(jù)莊偉建介紹，該項(xiàng)研究除了在國際上率先完成并公布了栽培種花生全基因組測序組裝和精細(xì)結(jié)構(gòu)框架，還首次全面揭示了花生及其他豆科物的染色體起源、核型進(jìn)化和栽培花生基因組結(jié)構(gòu)變異，深入揭示了花生基因組含量變化及與種子大小、抗病性、油脂代謝和固氮的關(guān)系，揭示了栽培花生的起源、物種進(jìn)化和栽培馴化，闡明了花生基因組在助推花生分子育種和基礎(chǔ)生物學(xué)研究方面的重要作用。

“花生的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性都是基因控制。長期以來，四倍體花生基因組研究一直未能破譯，像花生的黃曲霉污染等難題一直未能解決，嚴(yán)重影響了花生生產(chǎn)問題解決和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”中國工程院謝華安院士評價(jià)說：“莊偉建教授率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)高質(zhì)量破譯栽培種花生全基因組序列精細(xì)結(jié)構(gòu)，對一些重要生物學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的解釋，取得了重大突破。這對花生的基礎(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、精準(zhǔn)育種成為可能，可大大提高花生產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、安全新品種育種效率，一些復(fù)雜問題有望解決，對促進(jìn)我國和世界花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)跨越式發(fā)展具有重大意義。”(高建進(jìn))

關(guān)鍵詞： 福建農(nóng)林大學(xué) 花生 全基因組