我所作為共同通訊作者單位的研究成果《花生品種基因組揭示豆科植物的核型、多倍體進化和作物馴化》于2019年5月1日發表在國際學術權威刊物英國《自然遺傳學》（ ）上。 ) 在線發布。本研究在國際上首次破譯了四倍體品種花生全基因組，標志著我國對花生品種基因組、花生染色體的起源、花生和豆科植物主要群落的發散時間和核型進化、結構等方面的研究。花生基因組。變異和分子育種研究處于國際領先水平。

該研究由福建農林大學莊衛健教授牽頭，組織22個研究所完成。我院院長王錫印課題組負責比較和進化基因組學分析，揭示栽培品種花生和二倍體花基因組的基因共線性，重構花生和豆科植物的染色體進化史，闡明相互間的關系。亞基因組優勢和排列不平衡。這一成果為世界花生遺傳改良做出了里程碑式的貢獻，對我國乃至世界農業基礎研究具有重要意義，確立了我國在花生基礎生物學研究方面的領先地位。

花生是世界上最重要的油料作物和大宗作物之一，也是最具影響力的豆科作物之一。世界上種植花生的國家有106個，年種植面積2500萬公頃。我國是世界上最大的花生國家，種植面積超過7500萬畝，產量1700萬噸，約占世界總產量的40%，占全國油料作物總產量的近50% （不包括大豆）。1200億元，居全國農作物第四位（僅次于水稻、小麥、玉米）。唐山市是我國花卉主產區。所轄的灤州市素有中國花生之鄉和中國油料生產基地的美譽。2018年花生種植面積達到23萬畝。

來自印度福建農林大學（國際半干旱熱帶作物研究所）的王希銀、莊衛健和明瑞光為該論文的共同通訊作者。王金鵬、王振毅、研究生于繼高、袁嘉慶、孫鵬川、孟凡波、趙宇豪參與了相關研究工作，王金鵬負責研究的具體組織。

《自然遺傳學》是英國《自然》系列期刊之一。它發表國際遺傳學研究的最新發現和主要成果。世界頂級權威學術期刊之一，2018年影響因子27.125。

我院研究成果介紹

首次全面揭示了花生等豆科植物栽培花生基因組的染色體起源、核型進化和結構變異。

揭示栽培花生B亞基因組與二倍體A.序列更相似，在基因保留、基因轉換和染色體進化方面更穩定。對栽培品種和二倍體A、B的相應染色體進行分段比對發現，B、B亞基因組的序列相似性顯著高于A、A亞基??因組，且至少有6個亞基因組A、B在四倍體染色體間重組后發生，在其中 Chr03 和 Chr13 染色體下臂末端發生 10Mb 染色體片段易位。

揭示了栽培品種花生等重要豆科植物的染色體起源和核型進化，發現花生染色體的進化路徑獨立于其他豆科植物。花生染色體的進化極其復雜。我們使用“Top-down”來比較葡萄和豆類，“-up”來比較豆類和其他豆科植物的基因共線性。我們發現雙子葉植物六倍體產生的21條染色體經過融合產生16個豆子。家族基礎染色體，通過LCT倍增為32條染色體，然后通過重組恢復為16條豆科植物祖先染色體（稱為Lu）。我們重構了魯氏祖先染色體的基本遺傳結構，比較了花生和魯氏基因的共線性，發現A1、A3、A4、A5、花生的A6和A7染色體是在“Lu”的基礎上通過6次融合產生的，A2、A8、A9和A10是通過“Lu”的兩個染色體交換產生的。與A基因組分離后，B基因組在7號和8號染色體之間進行交叉，產生新的7號和8號染色體（這就是A和B（亞）基因組比較中染色體交換的原因）；然后將A和B染色體自然雜交并四倍體化以產生四倍體栽培品種花生。這種獨立的染色體進化可能與花生的地下結果和獨特的固氮特性有關。B 基因組在 7 號和 8 號染色體之間進行交叉以產生新的 7 號和 8 號染色體（這就是 A 和 B（亞）基因組比較中染色體交換的原因）；然后將A和B染色體自然雜交并四倍體化以產生四倍體栽培品種花生。這種獨立的染色體進化可能與花生的地下結果和獨特的固氮特性有關。B 基因組在 7 號和 8 號染色體之間進行交叉以產生新的 7 號和 8 號染色體（這就是 A 和 B（亞）基因組比較中染色體交換的原因）；然后將A和B染色體自然雜交并四倍體化以產生四倍體栽培品種花生。這種獨立的染色體進化可能與花生的地下結果和獨特的固氮特性有關。

深入揭示栽培花生的起源、物種進化和馴化。

揭示栽培花生起源于42萬至47萬年前，否認栽培花生起源于6600年前。人們認為栽培花生的起源不到一萬年。通過計算二倍體和四倍體A和B基因組之間所有共線等位基因對的同義堿基置換率Ks，發現A、B（亞置換）基因組在150萬年前分離，而A和A亞基因組和 B 和 B 亞基因組分別在 470,000 和 420,000 年前分開。對 41 個單拷貝基因的計算得出了相似的結果。這更正了有關栽培花生起源于 6,600 年前以及人類參與栽培花生起源的報道。

同時揭示了花生基因組含量的變化及其與種子大小、抗病性、油脂代謝和固氮的關系。

相關背景及成就概述

隨著高油酸花生的出現，花生將提供與橄欖油和茶籽油相同或更好的散裝食用油和更優質的食品。花生產業將面臨前所未有的廣闊發展前景。但由于四倍體品種花生基因組大、結構復雜，研究難度大；基礎生物學研究、重要基因精細定位和功能鑒定、花生分子遺傳育種和生物技術研究落后，長期影響產業發展。該研究成果將為這些領域的研究提供重要資源和技術支持，極大地促進花生分子遺傳改良和產業升級的發展。

栽培品種花生基因組是由兩個密切相關的基因組進化而來的節段異源四倍體，從未被破譯。該項目在國際上率先完成并發表了優質品種花生全基因組序列和精細結構框架，并準確注釋到非冗余等位基因水平；在此基礎上，全面深入地比較了花生和其他豆科植物雙子葉植物葡萄的物種和基因組，揭示了花生等花生品種的染色體起源、核型進化、分歧時間以及基因組結構的變化。豆科植物花生的育種方法，重構花生和豆科植物染色體數量和結構變化的復雜過程，并發現花生核型直接從豆科的祖先染色體進化而來，為解釋花生物種獨特生物學性狀的進化提供了遺傳基礎。栽培花生翻兩番后，種子大小、抗病性、產油量等發生了很大變化。該項目在全基因組范圍內揭示了栽培花生基因含量的變化，并分析了種子大小、抗病性、油脂代謝和油脂代謝。特殊固氮特性與基因含量和序列進化的關系。該研究系統地討論了栽培花生的物種起源、進化和馴化，證明測序的野生種A.不是栽培花生A的亞基因供體。栽培花生兩個品種和亞種是獨立馴化形成的。，特別提出了花生進化新理論花生的育種方法，將為花生遺傳改良提供理論指導。開花種子的主要目標是高產、優質、抗逆。本研究首次通過基因組精細定位獲得了決定花生種子大小和種皮顏色的基因，以及花生抗晚斑病和銹病的R基因簇。該突變產生了具有雙基因隱性突變高油酸的新材料。因此，這一成果在基因組解決花生重要科學問題的實踐中也取得了重大突破。對花生的基礎和應用研究將起到巨大的推動作用。使花生全基因組選育、精準育種和大規模基因組編輯成為可能，可大大提高花生遺傳改良的效率，培育出高產、優質、抗病、安全的新品種。研究表明，花生基因組還可作為雙子葉植物的重要參考基因組，研究雙子葉植物和豆科植物的起源、進化和物種多樣性。