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4月24日，中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）程時鋒團隊聯(lián)合英國約翰·英納斯中心等國內(nèi)外多家優(yōu)勢單位在豌豆重要性狀的遺傳解析方面取得重要突破，首次鑒定了調(diào)控豌豆果莢顏色、果莢形狀和花的位置等表型變異背后的目標基因及其突變機制，全面解答了孟德爾豌豆七大性狀的基因之謎。該研究不僅回答了160年前孟德爾豌豆研究遺留下來的“未解之謎”，還為豌豆品種改良和精準育種提供了新視野、新工具，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》（Nature）上。

1865年，孟德爾通過豌豆7對相對性狀（種子圓皺、子葉顏色、花色、花的位置、果莢形態(tài)、果莢顏色和株高）的雜交實驗，首次提出“遺傳因子”控制性狀的理論，并推導(dǎo)出遺傳變異在世代間傳遞的獨立分離和自由組合規(guī)律。受限于當時時代背景和技術(shù)條件，他未能揭示這些因子的分子本質(zhì)。后續(xù)研究歷經(jīng)一個多世紀，科學家陸續(xù)定位到控制種子圓皺、子葉顏色、花色和株高的基因，但控制果莢顏色、果莢形態(tài)和花的位置的關(guān)鍵基因至今仍是遺傳學未解之謎。

研究團隊綜合運用基因組學、遺傳學、生物信息學和分子生物學等手段，對近700份豌豆群體的演化進程與基因組多樣性展開系統(tǒng)解析，分別從分子和基因組層面揭開了謎題。研究發(fā)現(xiàn)，果莢的黃（隱性）與綠（顯性）的差異，是由于果莢中葉綠素合成途徑的最后一步受到調(diào)控干擾所致；而控制果莢飽滿與皺縮狀態(tài)的是兩個彼此獨立、但功能相關(guān)的發(fā)育調(diào)控基因，二者可獨立造成皺莢，也可共同作用；花位置的“帶狀化”現(xiàn)象是孟德爾七大性狀中最復(fù)雜的一個，由編碼類共受體激酶的基因主導(dǎo)，通過延遲、削弱或掩蓋其突變效應(yīng)，改變最終的表型呈現(xiàn)。

研究還構(gòu)建了迄今最全面的豌豆群體高分辨率的單倍型變異圖譜和表型變異圖譜，解析了72個關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)。這些發(fā)現(xiàn)不僅補全了孟德爾七大經(jīng)典遺傳性狀的最后一塊“拼圖”，更為應(yīng)用分子標記輔助育種、基因組選擇育種提供了更精準、更豐富的“遺傳指南針”。

該研究了得到了廣東省高層次人才團隊、國家自然科學基金、中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新團隊、深圳市基礎(chǔ)研究機構(gòu)、深圳市大鵬新區(qū)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金資助項目、國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學青年基金，英國UKRI-BBSRC等項目的資助。