9月29日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)牽頭國(guó)內(nèi)外多家單位完成了飯豆高質(zhì)量基因組組裝和解析，揭示了其進(jìn)化地位，解析了群體遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)，鑒定出多個(gè)重要性狀主效位點(diǎn)和候選基因，發(fā)掘了一批優(yōu)異潛在育種親本材料，對(duì)未來飯豆育種改良提供重要參考，同時(shí)也為豇豆屬其他作物的育種研究提供優(yōu)異基因資源。相關(guān)研究成果在《自然通訊（Nature Communications）》上以長(zhǎng)文形式發(fā)表。

 

　　飯豆，俗稱赤小豆、米豆、爬山豆，與近緣種綠豆、小豆等相比，飯豆具有高產(chǎn)、高抗病蟲、耐逆性好等更多優(yōu)勢(shì)，是有效應(yīng)對(duì)氣候變化卻在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被忽視的潛力作物。作為小眾豆種，飯豆是典型的“亞洲作物”，遺傳育種研究落后，且缺乏高質(zhì)量基因組和精細(xì)物理圖譜，阻礙了飯豆重要性狀的遺傳解析和優(yōu)異基因的挖掘利用。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)組裝出迄今為止連續(xù)性最高的豇豆屬基因組（525.6 Mb），注釋出26,736個(gè)高置信度蛋白質(zhì)編碼基因。基于440份地方品種全基因組重測(cè)序，將飯豆資源分為三個(gè)遺傳組，即南亞和東南亞組，中國(guó)南方組和中國(guó)北方組。其中南亞和東南亞組的遺傳多樣性最豐富，從全基因組水平支撐了南亞和東南亞地區(qū)為飯豆起源地的假說。研究人員還從飯豆對(duì)光周期變化較為敏感的特性入手，分析了不同地理組之間的遺傳分化，鑒定出三個(gè)在高、低緯度區(qū)的開花期形成顯著差異的主效QTL和候選基因（PRR3b，F(xiàn)T，F(xiàn)UL），可以作為培育廣適性品種的高效分子標(biāo)記。此外，基于兩年兩點(diǎn)的粒長(zhǎng)、百粒重等數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)引起粒長(zhǎng)和粒重增加的主效QTL（CYP78A6）。

 

　　針對(duì)產(chǎn)量相關(guān)性狀，研究鑒定到一個(gè)位于TFL1基因第一個(gè)外顯子上的2-nt缺失，使TFL1基因翻譯提前終止。其中具有純合2-nt缺失的32份地方種全部來自中國(guó)中南部的湖北、湖南、重慶、貴州和廣西相鄰五省，且與其他地方中遺傳分化明顯，表明這32份種質(zhì)大約200年前受到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的選擇或改良，可以作為未來育種的優(yōu)良親本材料。

 

　　總之，飯豆高質(zhì)量參考基因組的組裝、地方品種變異圖譜的構(gòu)建及開花期、生長(zhǎng)習(xí)性及產(chǎn)量相關(guān)性狀等基因發(fā)掘，為飯豆進(jìn)化分析、種質(zhì)創(chuàng)新和育種改良等，為研究豇豆屬進(jìn)化提供了重要借鑒和寶貴資源，也為探索飯豆起源馴化和重要性狀基因克隆奠定了基礎(chǔ)。

 

　　作科所已畢業(yè)博士生官健濤和已畢業(yè)碩士張金濤、公丹為論文的共同第一作者。作科所王麗俠研究員和北京市農(nóng)林科學(xué)院生物技術(shù)研究所謝華研究員為論文的共同通訊作者。研究得到了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、作物種質(zhì)資源保護(hù)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程和第三次全國(guó)農(nóng)作物普查等項(xiàng)目的支持。

 

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33515-2