3月17日，中國農(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)隊聯(lián)合國內(nèi)外多家單位，構(gòu)建了中國蠶豆特異種質(zhì)的高質(zhì)量參考基因組，解析了蠶豆基因組進(jìn)化特征、群體遺傳結(jié)構(gòu)與重要性狀分子基礎(chǔ)，發(fā)掘了蠶豆種質(zhì)特異短翼瓣性狀相關(guān)候選基因，為蠶豆適應(yīng)性分化、基因挖掘、種質(zhì)創(chuàng)新和育種改良提供了基因組資源及數(shù)據(jù)支撐。相關(guān)研究成果以研究長文的形式在線發(fā)表在《基因組生物學(xué)（Genome Biology）》上。
蠶豆是一種糧菜飼綠肥兼用的春播區(qū)一年生或秋播區(qū)越年生的冷季食用豆類，因其營養(yǎng)價值豐富，產(chǎn)量潛力巨大，且具有顯著生態(tài)優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。作為擁有超過1萬年馴化歷史的古老作物，蠶豆種質(zhì)資源蘊(yùn)藏著豐富的遺傳多樣性。然而，蠶豆龐大且復(fù)雜的基因組嚴(yán)重制約了其理論和應(yīng)用研究。
研究團(tuán)隊利用中國蠶豆特異種質(zhì)VF8137，組裝出了該種質(zhì)11.81Gb大小的高質(zhì)量參考基因組，提供了高質(zhì)量精細(xì)物理圖譜和注釋。基于該基因組利用遺傳定位分析，發(fā)掘出一個關(guān)鍵候選基因Vfab3G363000，結(jié)合功能注釋、序列變異、表達(dá)差異和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變異分析等多方面的證據(jù)，表明該基因的突變導(dǎo)致了VF8137獨特的短翼瓣性狀，顯著降低蠶豆的異交率，使其表現(xiàn)出自花授粉的特點；隨后，還依托該基因組鑒定出一批與產(chǎn)量性狀相關(guān)的基因和位點。這些基因的充分開發(fā)，將有助于縮短蠶豆品種的純化周期，促進(jìn)優(yōu)異目標(biāo)性狀的快速固定，為低異交率、高產(chǎn)蠶豆種質(zhì)創(chuàng)新和培育提供了寶貴的基因資源。同時，研究團(tuán)隊通過對558份全球蠶豆種質(zhì)資源群體遺傳結(jié)構(gòu)和地理分化進(jìn)行系統(tǒng)解析，從群體遺傳學(xué)角度為中國蠶豆南北方生態(tài)分化的遺傳演進(jìn)提供了關(guān)鍵線索。
作科所劉榮副研究員、博士研究生李孟偉等為論文的共同第一作者。作科所楊濤研究員、宗緒曉研究員等為論文的共同通訊作者。該研究得到云南省科技計劃項目、國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用專項、作物基因資源與育種全國重點實驗室、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s13059-025-03532-7
