Nature Genetics：山东农科院等团队构建花生的泛基因组图谱，并培育出矮秆花生新种质

　　

栽培花生是一种重要的全球豆科作物，对粮食安全和营养有重大意义，特别是在发展中国家。然而，花生的遗传多样性有限，这阻碍了育种进展和产量提升。

近日，山东省农业科学院领导的国际研究团队构建了迄今为止最全面的花生遗传图谱，并利用这一新的基因组资源培育出高产矮杆花生新种质。

研究人员构建了栽培花生的图形泛基因组，并利用该基因组对来自87个国家和地区的2,320份种质资源进行了重测序。这项研究成果于9月15日发表在《Nature Genetics》杂志上。

山东省农业科学院万书波研究员、李国卫研究员，河南省农业科学院张新友院士以及澳大利亚默多克大学作物与食品创新中心Rajeev K. Varshney教授为论文的通讯作者。

花生养活了数亿人口，是南亚和非洲地区重要的蛋白质和食用油来源。然而，由于花生在进化和驯化过程中遭遇了严重的遗传瓶颈，其遗传多样性较低，这意味着通过遗传多样性改良作物一直是育种者面临的长期难题。

为了应对这一挑战，研究人员利用PacBio HiFi测序、Hi-C等技术组装了10个新的参考级基因组，并将其与4个已发表的基因组组装结果相整合，涵盖了栽培花生的全部六个植物学变种。

随后，他们利用新的泛基因组对来自87个国家和地区的2,320份花生种质资源进行重测序。该样本集涵盖了国际半干旱热带作物研究所（ICRISAT）的大部分核心种质资源，以及美国农业部（USDA）超过一半的种质资源，代表了全球两大花生种质资源库的遗传广度。

利用泛基因组框架，研究人员对两个与理想株型密切相关的性状（主茎开花和矮化）进行遗传分析，并发现了两个重要的基因。

第一个基因AhTFL1控制着花朵的生长位置，进而决定植株的形状和荚果的形成方式。第二个基因Ah12g032500位于一段较大的染色体片段内，该片段曾与另一条染色体发生位置互换，这也是它在之前的测序工作中未能被检测到的原因。

研究人员发现，Ah12g032500的沉默可降低植株高度和节间长度，从而为培育矮杆品种提供了契机。之后，他们进一步将泛基因组研究从遗传变异发现延伸到育种应用。

利用这张新图谱，研究人员将天然矮杆花生与高产中国品种进行杂交，并筛选出携带最佳基因组合的后代。由此培育出新种质LuAi-1，植株高度约为亲本品种的一半，但在田间试验中，高密度种植时的产量却提高了约20%。

这项研究表明，对于花生等复杂多倍体作物，泛基因组的价值不仅在于更全面地描述遗传多样性，更在于能够将传统线性参考基因组中“看不见”或难以准确解析的结构变异转化为可利用的育种资源。

共同通讯作者、默多克大学的Rajeev Varshney教授表示：“半矮秆小麦和水稻品种的培育推动了绿色革命，拯救了全世界数百万人的生命，因为株型紧凑的植株往往更健壮，可以在更小的地块上更密集地种植，也更容易用机械收割。然而，花生却从未有过类似的品种。这项研究表明，培育矮秆品种不仅是可行的，还能显著提高花生的产量。”