近日，《自然—遗传学》（Nature Genetics）在线发表河北农业大学张彩英团队研究论文。该研究率先组装高产优质抗病现代品种“农大豆2号”高质量基因组，在基因组水平发掘现代大豆育成品种特有结构变异及其作用，并揭示影响黄淮海地区大豆群体重要产量和品质性状的结构变异与基因，为大豆遗传改良提供新的理论依据和基因组资源。
农大豆2号。河北农大供图
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大豆是重要的粮食和油料作物，提供人类50%以上食用油和25%以上植物蛋白。高质量的参考基因组对作物性状遗传基础解析以及分子遗传改良意义重大。尽管目前已进入现代分子育种阶段，然而，人们对大豆现代育成品种的基因组信息以及现代育种过程中的基因组变异仍缺乏深入了解，这严重影响了大豆现代生物育种改良。基因组结构变异是物种进化的重要驱动力，能捕获到更加完整的遗传变异信息。当探究表型变异背后的遗传多样性机制时，结构变异是必须要考虑的因素。然而结构变异在大豆重要性状遗传改良中的作用尚不清楚。
该研究首次组装了现代品种农大豆2号高质量基因组，预测到58899个蛋白编码基因（PCG），其中98.73%的PCG被验证，56958个具有功能注释；鉴定到1404个现代大豆育成品种新基因，48个位于已发表大豆基因组的Gap区，17个新基因被转录组数据或已知功能数据库验证，随机选取的8个新基因被PCR和Sanger一代测序验证。
大豆种植实验田。河北农大供图
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该研究还挖掘出上万个基于现代大豆品种基因组结构变异，发现一批影响基因表达的新变异。为有效利用现代大豆育成品种基因组变异，研究者将农大豆2号与29个已公布大豆品种基因组构建图形化泛基因组，鉴定到47058个结构变异，包括37304个插入/缺失、3071个倒位和6683个易位，筛选到25814个可能影响基因表达的新变异；挖掘出13个现代大豆育成品种农大豆2号特有结构变异，其中7个影响株高、单株荚数、百粒重等产量性状以及籽粒蛋白质、油分、异黄酮等品质性状。
河北农业大学研究员张彩英，博士邵振启、孔佑宾，副教授杜汇、李文龙、杨占武，以及北京诺禾致源生物科技公司李祥孔为该论文的共同第一作者。张彩英、河北农业大学教授李喜焕、马峙英以及北京诺禾致源生物科技公司研究员田仕林为该论文的通讯作者。该研究得到河北省现代农业天游代理1960注册后补助资金项目以及河北省科技计划项目资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-024-01901-9
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