CGM第508期：蚕豆基因组特征及关键性状遗传解析
中国农业科学院作物科学研究所 · 副研究员
博士，中国农业科学院作物科学研究所副研究员。主要从事豌豆、蚕豆等食用豆类种质资源收集保存、鉴定评价、基因挖掘、创新利用和基因组进化研究。主持国家自然科学基金面上项目1项，青年基金1项，国家重点研发子课题1项，参与省部级科技项目10余项；授权专利6项，参与选育豌豆新品种5个,获植物新品种权3项，非主要农作物品种登记5项；在Nature Genetics、Genome Biology、Molecular Ecology、Theoretical and Applied Genetics等国内外期刊发表论文20余篇。
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在 Bilibili 打开完整回放 ↗蚕豆 (Vicia faba L., 2n=2x=12) 属于豆科野豌豆属，是一种粮菜饲兼用的一年生冷季食用豆类，在世界范围内广泛种植。蚕豆产量潜力巨大，且具有显著生态优势，在农业可持续发展中发挥了重要作用。我国是蚕豆第一大生产国和消费国，干蚕豆面积约1200万亩，占世界蚕豆种植面积的30%。作为拥有超过1万年驯化历史的古老作物，蚕豆种质资源蕴藏着丰富的遗传多样性。然而，蚕豆基因组巨大（~13.5 Gb），而且重复序列比例高达90%，严重制约了其理论和应用研究。
该研究利用中国蚕豆特异种质VF8137，组装出了该种质11.81 Gb大小的高质量参考基因组，提供了高质量精细物理图谱和注释。基于该基因组利用遗传定位分析，发掘出一个关键候选基因，结合功能注释、序列变异、表达差异和蛋白质结构变异分析等多方面的证据，表明该基因的突变导致了VF8137独特的短翼瓣性状，显著降低蚕豆的异交率，使其表现出自花授粉的特点；随后，还依托该基因组鉴定出一批与产量性状相关的基因和位点。这些基因的充分开发，将有助于缩短蚕豆品种的纯化周期，促进优异目标性状的快速固定，为低异交率、高产蚕豆种质创新和培育提供了宝贵的基因资源。同时，该研究还通过对558份全球蚕豆种质资源群体遗传结构和地理分化进行系统解析，从群体遗传学角度为中国蚕豆南北方生态分化的遗传演进提供了关键线索。
参考文献
- Rong Liu, Chaoqin Hu, Dan Gao, Mengwei Li, Xingxing Yuan, Liyang Chen, Qin Shu, Zonghe Wang, Xin Yang, Zhengming Dai, Haitian Yu, Feng Yang, Aiqing Zheng, Meiyuan Lv, Vanika Garg, Chengzhi Jiao, Hongyan Zhang, Wanwei Hou, Changcai Teng, Xianli Zhou, Chengzhang Du, Chao Xiang, Dongxu Xu, Yongsheng Tang, Annapurna Chitikineni, Yinmei Duan, Fouad Maalouf, Shiv Kumar Agrawal, Libin Wei, Na Zhao, Rutwik Barmukh, Xiang Li, Dong Wang, Hanfeng Ding, Yujiao Liu, Xin Chen, Rajeev K. Varshney, Yuhua He, Xuxiao Zong, Tao Yang. A special short-wing petal faba genome and genetic dissection of floral and yield-related traits accelerate breeding and improvement of faba bean. Genome Biology. 2025;26(1):62. DOI: 10.1186/s13059-025-03532-7
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