白蕓豆、紅蕓豆……普通菜豆高蛋白、低脂肪,是全球種植范圍最廣、栽培面積最大、食用人群最多的食用豆類。聯合國糧農組織統計,普通菜豆全世界年總產量超過3000萬噸,約占食用豆類總產量的50%,僅次于大豆。在我國,普通菜豆年產量為133萬噸,居世界第五,是我國主要的出口創匯商品之一。
近日,中國農業科學院作物科學研究所特色農作物優異種質資源發掘與創新利用創新團隊聯合國內外6家科研單位,對來自19個國家的683份普通菜豆資源的全基因組進行重測序,并在緯度跨度、光照時間長短差異明顯的四地(黑龍江哈爾濱、河南南陽、貴州畢節和海南三亞)開展了三年的主要農藝性狀的表型鑒定,明確了普通菜豆種質資源的遺傳多樣性和群體結構特點,為培育高產與抗病的普通菜豆提供了寶貴的遺傳資源,引領了普通菜豆種質資源學和功能基因組學的發展。12月23日24時,相關研究成果以長文形式在線發表于國際期刊《自然遺傳學》上。
中國農業科學院作物科學研究所研究員王述民介紹,普通菜豆每100克籽粒蛋白質含量是小麥含量的2倍,玉米含量的4倍,但脂肪含量卻是大豆的二十分子一,玉米的五分之一,同時,其葉酸含量是小麥的9倍,玉米的16倍,營養價值很高。我國普通菜豆資源豐富,但由于對普通菜豆種質資源的遺傳研究起步較晚,對現有種質資源研究不足,鑒定不夠,導致這些寶貴資源的遺傳本底不清、難以被育種家有效利用,在一定程度上限制了我國普通菜豆的育種和產業發展。
研究團隊在對6500余份種質資源表型分析的基礎上,篩選國內外683份普通菜豆種質資源核心樣品開展了全基因組重測序,發掘480多萬個不同的基因遺傳位點,構建出國際首張精細的普通菜豆單倍型圖譜;采用全基因組關聯分析系統鑒定出了505個與產量、花期、籽粒特性、抗病性等主要農藝性狀緊密相關的遺傳位點,為普通菜豆的基因發掘與遺傳改良研究提供了海量的表型數據和基因型數據,有助于提升普通菜豆的育種水平,推動了普通菜豆由傳統育種向精準育種的發展。
該文章以中國農科院作科所為第一完成單位和通訊單位,作科所武晶副研究員、王蘭芬副研究員和付俊杰研究員為論文共同第一作者,王述民研究員和美國田納西州立大學Matthew Blair博士為論文共同通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家食用豆產業技術體系和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。