综述:花生整合基因组学与遗传学:从进化洞察到精准育种
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时间:2025年10月11日
来源:Functional & Integrative Genomics 3.1
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本综述系统梳理了花生基因组学、进化生物学及育种技术的最新进展,重点探讨了如何利用多组学整合、分子标记(SSR、SNP)、基因组选择(GS)及基因编辑(CRISPR-Cas9)等技术,针对油脂品质(如高油酸)、抗逆性及产量等复杂性状进行精准改良,为应对全球食用油需求及环境挑战提供新策略。
花生(Arachis hypogaea L.)作为全球重要的油料作物,正面临着日益增长的食用油需求以及生物和非生物胁迫的挑战。这篇综述综合了近年来在花生基因组学、进化生物学和育种技术方面的最新进展,旨在应对这些挑战,以提高产量、油脂品质和抗逆性。
栽培花生是一个异源四倍体(AABB),由二倍体祖先A. duranensis和A. ipaensis杂交后经历多倍化形成。然而,不同的进化模型突显了其驯化历史中尚未解决的方面。测序技术的进步使得栽培花生的高质量基因组组装成为可能,这促进了分子标记(如SSRs、SNPs)的开发、性状解析以及跨组学整合。基因组学研究揭示了不对称的亚基因组进化、染色体重排以及与油脂生物合成和胁迫适应等关键性状相关的结构变异。
分子标记辅助选择(MAS)和基因组选择(GS)现在能够通过对产量、抗病性和油脂品质等复杂性状的准确预测来加速育种进程。通过CRISPR-Cas9进行的基因编辑技术,通过精准修饰脂肪酸去饱和酶(FAD2)、过敏原基因和胁迫调节因子,彻底改变了性状改良的方式。
转录组学、蛋白质组学、代谢组学、脂质组学和单细胞图谱等多组学策略揭示了控制荚果发育和干旱响应的细胞类型特异性网络。尽管取得了进展,但多倍体复杂性、低转化效率以及基因型与环境互作仍然是瓶颈。未来的努力必须利用泛基因组、机器学习和高通量表型来弥合这些差距。
这篇综述强调了整合基因组学和精准育种在开发高油酸、气候适应性强的花生品种方面的潜力,这对于全球粮食和营养安全至关重要。
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