豌豆是全球最重要的高産豆類作物之一球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站熊猫体育「中国Panda」直播官方网站。作爲一種馴化植物HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，豌豆已有逾萬年的栽培曆史HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育「中国Panda」直播官方网站，最早可追溯到新石器時代的晚期杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育「中国Panda」直播官方网站。19世紀HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，孟德爾通過豌豆雜交發現了遺傳規律和分離定律熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，奠定了現代遺傳學的基礎HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」。豌豆具有豐富的遺傳多樣性熊猫体育「中国Panda」直播官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，經曆長時間的栽培和馴化XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，如今食用豌豆可分爲糧用豌豆和菜用豌豆XC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，兩者在重要農藝性狀和生物學性狀上有明顯分化杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTSXC-sports(中国区)-体育官方网站入口。但是XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，糧用豌豆和菜用豌豆的遺傳分化以及包括七個孟德爾性狀在內的許多關鍵農藝性狀基因尚未得到深入研究XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口。

2024年8月5日HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，浙江省农业科学院菜用大豆豌豆育種研究團隊联合浙江大学张明方教授等合作在國際SCI TOP期刊Nature Genetics上發表題爲Reference genome sequence and population genomic analysis of peas provide insights into the genetic basis of Mendelian and other agronomic traits的文章HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，通過基因組組裝和重測序分析等技術XC-sports(中国区)-体育官方网站入口杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，完成‘浙豌1號’基因組的組裝意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，並對包括孟德爾性狀在內的57個重要農藝性狀控制基因進行分析和鑒定意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，研究成果爲豌豆分子標記育種和基因組選擇育種工作提供關鍵指導和創新熊猫体育「中国Panda」直播官方网站。

浙江省农业科学院、湘湖实验室刘娜副研究员和浙江大学吕小龙博士为论文共同第一作者HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，浙江省农业科学院龚亚明研究员、浙江大学棉花精准育種團隊赵汀研究员、观赏植物基因組学團隊张亮生教授、蔬菜種质创新與分子育種團隊张明方教授为论文共同通讯作者意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。諾禾致源为本研究提供重测序数据比对相關服务球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载。

1.在染色体水平上組裝了精英植物豌豆品種‘浙豌1號’的基因組意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，并分析了314份豌豆種质的重测序数据意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，创建了豌豆遺傳变异圖谱熊猫体育「中国Panda」直播官方网站XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。

2.通过全基因組關聯分析XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，确定了與57个重要农艺性狀相關的候選位點XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，并确定了影响茎长（Le/le）、花色（A/a）、子叶色（I/i）和種子形狀（R/r）四个孟德爾性狀的關键基因单倍型球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育「中国Panda」直播官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，并对豆莢形狀和種脐颜色决定基因进行深入挖掘熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载。

3.在22個組織中構建基因表達圖譜HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，覆蓋與豆莢和種子發育相關的關鍵基因熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站熊猫体育「中国Panda」直播官方网站意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。

實驗材料：‘浙豌1號’用于基因組組裝；收集22个組织样本用于轉錄組測序；237份豌豆種质材料用于重测序球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，并和77份種质共同用于群体研究XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载。

測序平台：DNBSEQ-T7平台用于DNA二代测序；PacBio Sequel II平台进行HiFi测序；Illumina NovaSeq 6000平台用于Hi-C測序；Sequel平台用于RNA测序意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。

研究方法：基因組組裝及注釋、群體分析、GWAS分析、BSA、轉錄組分析等

1.菜用豌豆‘浙豌1號’基因組組裝及評估

作者采用PacBio HiFi测序和Hi-C技术熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，构建了‘浙豌1號’的高质量染色体水平基因組XC-sports(中国区)-体育官方网站入口杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，基因組命名为PeaZW1XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。PeaZW1基因組大小为3.93GbXC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，contig N50为4.23 MbXC-sports(中国区)-体育官方网站入口意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，scaffold N50为533.44 Mb熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口。PeaZW1基因組中共注释了43,957个蛋白编码基因XC-sports(中国区)-体育官方网站入口意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，BUSCO評估为99.44%意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，整体碱基准确性估计为7.74×10^-4HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，综合評估结果表明PeaZW1为高质量基因組熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站。

圖1 豌豆间表型差异及PeaZW1基因組染色体特征

2.豌豆大規模種群遺傳分析

作者選择包含豌豆野生種、驯化種和野生祖先在内的314份種质进行群体分析意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，其中包含237份種质的重测序数据和77份公开数据熊猫体育「中国Panda」直播官方网站杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，总测序数据量超过16.38万亿个碱基对熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，平均深度为12.88×XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。通过與PeaZW1基因組进行比对熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，共检测到497,546,431个SNP熊猫体育「中国Panda」直播官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，其中28,912,046个高质量的SNP用于種群遺傳分析XC-sports(中国区)-体育官方网站入口意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站。
通过種群遺傳分析發现意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTSHOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，豌豆種群可被分为三組球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，第一組主要由野生祖先材料組成XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，第二組包含大多数粮用豌豆和一些菜用软莢豌豆XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，第三組主要包含菜用软莢豌豆、菜用硬莢豌豆和无叶型豌豆XC-sports(中国区)-体育官方网站入口。其中杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，第二組和第三組中的菜用软莢豌豆间表型上存在明显差异球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，两組间变异差异最大的区域位于Chr 1、Chr2和Chr7XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，这些区域上的基因主要與真菌共生和脂质运输有關XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。

圖2 豌豆種质的種群结构和基因組多样性

3.與孟德爾性狀相關的候選基因位點挖掘

通过全基因組關聯分析杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，作者發现PsGA3ox1基因影响多个豌豆性狀球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，该基因上的突变影响豌豆茎长及小叶、托叶和花梗长度性狀意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站。孟德爾曾發现熊猫体育「中国Panda」直播官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTSXC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，花色通常與叶腋颜色共同出现意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTSXC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，这可能是由单一基因或位點引起的多效性效应熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站。本研究在PsbHLH基因中發现一个多效性位點XC-sports(中国区)-体育官方网站入口意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTSXC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，同时關联花色、叶腋颜色、茎颜色等多个性狀XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。另外XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，子叶颜色關联的一个非同义突变位點被定位于Chr2上的PsSGR中熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSXC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，该变异引起的氨基酸改变最终导致子叶颜色改变意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台。種子形狀關联位點定位于PsSBE1基因熊猫体育「中国Panda」直播官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，在该基因编码区中未检测到非同义突变XC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站熊猫体育「中国Panda」直播官方网站，但在内含子区域检测到多个变异位點以及一个4Kb的序列缺失熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC-sports(中国区)-体育官方网站入口。

圖3 孟德爾性狀的GWAS分析

4.種子大小和第一花序節位遺傳位點解析

除孟德爾相關性狀外熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC-sports(中国区)-体育官方网站入口HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，本研究还挖掘了许多豌豆重要农艺性狀相關位點XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。作者在Chr 2上挖掘到1个與種子大蠿C·sports-官网下载官方版(中国)官方网站熊猫体育「中国Panda」直播官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」。ǚN子直径、长度和表面积）强相關的信號HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育「中国Panda」直播官方网站熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，该信號包含一个类动力蛋白基因熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，深入研究后發现两个可能與豌豆種子大小相關的剪接区域位點的突变XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。此外XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，作者在Chr 5定位到可能與種子大小相關的HSP90基因；在Chr 7定位到與第一花序節位相關的PsICS2基因；在Chr 2定位到與无叶型突变相關的af基因熊猫体育「中国Panda」直播官方网站。这些重要农艺性狀相關位點将在豌豆育種工作中有望得到进一步的拓展和应用意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」。

5.豆莢形狀和種臍色的遺傳位點解析

結合前人研究結果並通過GWAS定位筛選非同义突变基因XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，作者最终在Chr 1中發现编码CLE蛋白的PsCLE42基因杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载XC-sports(中国区)-体育官方网站入口球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，该基因中包含一个有害突变意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，且主要出现在软莢菜用豌豆中熊猫体育「中国Panda」直播官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」。通过RNA測序和RT–qPCR進一步驗證XC-sports(中国区)-体育官方网站入口杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，發現PsCLE42是导致豆莢形狀变异的關键基因熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。此外意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，结合BSA分析和GWAS分析结果意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，發现位于Chr 1的多酚氧化酶基因PsPPO1上的一个非同义突变與種脐颜色性狀相關XC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育「中国Panda」直播官方网站XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。

圖4 基于GWAS和BSA的與豆莢形狀候選基因鉴定

6.控制豆莢和種子發育的基因模塊

作者通過WGCNA分析共识别19个模塊熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，包含16446个基因意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。其中HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC-sports(中国区)-体育官方网站入口，三个模塊共800个基因與豆莢發育相關性较高熊猫体育「中国Panda」直播官方网站球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，这些基因主要與次生细胞壁生物合成和木质素降解过程相關杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，由117个基因組成的模塊在根瘤中特异表达熊猫体育「中国Panda」直播官方网站球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，这些基因可能與豌豆共生固氮机制相關意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS。與可溶性糖、淀粉、脂质和蛋白质代谢相關的基因在PeaZW1中相比于PeaZW6激活得更加显著杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载，这一结果体现出两个豌豆品種之间的代谢差异熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。

圖5 與籽粒、豆莢和根瘤發育相關基因的鉴定

1.PeaZW1基因組大小为3.93Gb熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，contig N50为4.23 Mb意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS球速体育(中文)官方网站 - 最全赛事直播平台，scaffold N50为533.44 Mb熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，共注释了43,957个蛋白编码基因HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，評估结果表明PeaZW1为高质量基因組XC-sports(中国区)-体育官方网站入口。2.豌豆種群可被分为三組XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站，第一組主要由野生祖先材料組成XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS，第二組包含大多数粮用豌豆和一些菜用软莢豌豆熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSHOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」熊猫体育「中国Panda」直播官方网站，第三組主要包括菜用软莢豌豆、菜用硬莢豌豆和无叶型豌豆HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。菜用豌豆可能有着复杂的进化历史XC-sports(中国区)-体育官方网站入口熊猫体育「中国Panda」直播官方网站HOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」。3.通过GWAS分析对57个重要农艺性狀进行了全面系统鉴定意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTS熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，挖掘到235个育種可用的优异位點熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，确定影响茎长（Le/le）、花色（A/a）、子叶色（I/i）和種子形狀（R/r）四个孟德爾性狀的關键基因分别为PsGA3ox1、PsbHLH、PsSGR和PsSBE1XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站。4.通过将GWAS分析與BSA、RNA测序等结果结合XC-sports(中国区)-体育官方网站入口意昂5·Kgame(中国区)体育官方网站-EON SPORTS熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站，确定导致豆莢形狀和種脐颜色改变的關键基因分别为PsCLE42和PsPPO1XC·sports-官网下载官方版(中国)官方网站熊猫体育「中国Panda」直播官方网站熊猫体育【体育中国】官方直播平台认证网站。5.通过转录組数据构建的基因表达圖谱覆盖與豆莢和籽粒發育相關的關键基因杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载意昂4凯捷·(中国区)体育官方网站-EON SPORTSHOME-沐鸣娱乐「强保障平台,更省心注册」，这将进一步促进豌豆的功能基因組学研究杏耀平台娱乐注册(全站)登录入口手机APP下载熊猫体育「中国Panda」直播官方网站。