栽培煙草（Nicotiana tabacum ）是由林煙草（N. Sylvestris，S亞基因組）和絨毛狀煙草（N. Tomentosiformis，T亞基因組）在約20萬年前雜交形成的異源四倍體。歷經茄科的三倍化事件和該異源四倍化事件，栽培煙草基因組經歷了多次擴張、幾乎所有基因都有2-6個拷貝。獨特的演化歷史造就了栽培煙草豐富的次生代謝產物、表型多樣性和龐大的生物量，使其成為了遺傳學研究的經典模式植物、合成生物學的重要底盤植物和全球重要的經濟作物。然而林煙草和絨毛煙草分化時間較短、染色體序列相似度程度很高，多倍體形成后同源染色體是如何準確聯(lián)會確保減數分裂的順利進行的？同一基因的多個拷貝的劑量效應是如何調節(jié)的？它們又是如何協(xié)同調控復雜性狀變異的？在多倍體作物遺傳改良中如何應對和利用多拷貝基因帶來的性狀遺傳調控復雜性，實現多倍體作物高效快速改良？這一系列科學問題長期困擾著植物學、數量遺傳學和作物遺傳育種等多個領域，已經連續(xù)多年成為了幾個領域共同關注和交叉研究的前言熱點。
近日，中國農業(yè)科學院煙草研究煙草種質資源與生物育種創(chuàng)新團隊聯(lián)合北京生命科技研究院、中國科學院植物研究所、中國農業(yè)科學院深圳基因組研究所、丹麥奧胡斯大學、菲律賓國際水稻所等多家科研機構，在國際頂尖期刊《自然·遺傳學》（Nature Genetics）發(fā)表題為“ The genome and GeneBank genomics of allotetraploid Nicotiana tabacum provide insights into genome evolution and complex trait regulation”的研究論文。該研究首次繪制了栽培煙草及其祖先種的完美基因組圖譜，解析了亞基因組演化與同源基因表達調控機制，構建了全球最大規(guī)模的煙草種質資源基因組變異圖譜和基因型-表型關聯(lián)育種導航圖譜，發(fā)現了調控葉型發(fā)育的關鍵基因和育種過程中表型和基因組的演化規(guī)律，該研究奠定了煙草智慧育種的基礎，為小麥、棉花等多倍體作物的基因組設計育種提供了思路和基因資源。
該項研究成果是首篇在國際頂尖期刊《自然·遺傳學》（Nature Genetics）上發(fā)表的煙草復雜性狀調控和遺傳改良論文，得到了編輯和專家的高度認可。審稿專家認為：“這項研究不僅為煙草遺傳學研究和復雜性狀的遺傳改良提供了路線圖，更建立了多倍體作物研究的范本，將加速多倍體作物的設計育種進程”。
