2014年4月2日,由多國農作物遺傳學家參與的國際花生基因組計劃(International Peanut Genome Initiative,IPGI)終獲喜報。他們在歷經數年研究后,成功完成世界上首個花生全基因組圖譜的繪制工作。花生基因組測序的完成和序列的公布將為全球研究人員和植物育種專家培育出更高產、適應性更廣的花生新品種提供了重要的支撐及寶貴的遺傳資源。
花生(Arachis hypogaea),也稱作長生果,在經濟價值和營養價值上,都被認為是一種重要的農作物。在全球,花生的種植面積達到2400萬公頃/每年,年產值高達 4000萬公噸。由于花生中富含豐富的油和蛋白質,在發達國家被看作重要的經濟作物,也是發展中國家重要的糧食作物。
盡管花生普遍栽培種植,但是由于其基因組的復雜性,科研人員對花生的遺傳信息知之甚少,嚴重阻礙了基因技術在花生育種改良上的應用。目前,在田間栽培的花生是兩個祖先野生種Arachis duranensis和Arachis ipaensis自然雜交的后代。由于這兩個祖先是不同的物種,所以現在栽培的花生(Arachis hypogaea L.)是四倍體作物(AABB),也就是說栽培品種攜帶了兩個祖先種各自獨立的基因組,即花生屬A基因組和B基因組。
由于栽培種花生基因組龐大(2.8GB)而復雜,基因組測序和分析非常困難,國際花生基因組計劃首先完成了兩個二倍體野生種的全基因組測序工作(即花生屬A基因組和B基因組),獲得的兩個二倍體野生種的序列覆蓋了花生基因組96%的基因,這一進展對于花生的基礎和應用研究具有里程碑意義,對下一步四倍體栽培種的測序、分析、拼接具有重要參考價值。同時野生種具有豐富的抗病、抗逆等栽培種中所缺乏的優異基因資源,其測序的完成也有助于深刻闡明花生的起源與進化、系統解析重要性狀形成的分子基礎、高效發掘控制重要農藝性狀的功能基因,從而必將極大地推動花生分子設計與聚合育種的開展,對于增加花生產量、提高生產效益、保障食品安全、促進產業可持續發展等方面具有重要的理論價值和應用前景。
中國是國際花生基因組測序計劃的重要參與方。此次參與基因組測序的中方合作單位包括華大基因,河南省農業科學院經濟作物研究所、中國農業科學院油料作物研究所和山東省農業科學院生物技術研究中心。華大基因參與了全基因組測序、拼接、組裝和信息分析工作。瑪氏(MARS Inc.)集團公司、美國花生基金會(The Peanut Foundation)及中方合作單位等提供了資金支持。
華大基因研究院副院長徐訊表示:“花生是我國重要的經濟農作物,花生基因組的成功破譯,對于作物育種專家改良花生作物育種,培育出低投入高產出、抗干旱、抗病蟲災害的優良物種具有重要意義。此外,我們還與很多像比爾及梅琳達·蓋茨基金會這樣的機構保持著緊密的合作,希望能加速科研成果在農業領域的應用轉化,提高農民家庭尤其是貧困地區農民家庭的收入,讓他們可以自給自足,提高收入,改善生活條件。”
華大基因一直致力于農作物基因組研究和改良育種工作,以應對日益緊張的全球糧食危機,改善和提高貧困地區人民的生活狀況。除花生基因組外,華大基因與全球合作方還成功破譯了眾多其他重要的經濟農作物,如水稻、谷子、大豆、高粱、玉米、木豆、小麥、棉花、芝麻等,為育種專家培育優良品種,改良農作物性狀,提高農作物產量等提供了重要的遺傳資源。
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