UGA科学家追踪花生的起源

新的基因组图谱揭示了祖先和当今花生的多样性

由佐治亚大学的科学家领导的研究人员致力于了解花生抗病性和产量的遗传学，发现了花生不太可能和复杂的进化过程。

作为国际花生基因组计划的一部分，研究人员先前确定了花生的两个野生祖先之一，并表明花生是南美一些人类最早的农业社会的生命遗产。从那时起，研究小组就绘制了整个花生基因组的图谱，并确定了该作物的第二个野生祖先，并找到了一种新颖的机制，使害羞的种子贮藏植物产生了我们今天所看到的多样性。

“由于其复杂的遗传结构，花生测序只能通过测序技术的最新发展来实现。结果是前所未有的质量，并为花生作物的育种和改良提供了参考框架，并对花生非凡的遗传结构提供了全新的见解”，乔治亚研究联盟杰出研究员和花生研究员David Bertioli说道。农业与环境科学学院。

Bertioli通过CAES植物育种，遗传学和基因组学研究所进行研究，该研究所是作物科学领域一些世界上最重要的专家的故乡，并且在提供新的基因组学工具和信息以帮助世界各地的植物育种者方面多产开发更多可持续的，高产的农作物品种。

根据美国农业部的数据，全世界的农民在超过6400万英亩的土地上种植了4490万吨花生。该作物是非洲和亚洲许多地区的主食，在美国是花生酱，零食和食用油的来源。仅在乔治亚州，农民每年就种植8.25亿美元的花生。

尽管它们作为一种农作物很重要，但植物研究人员却没有足够的遗传工具来加速引入更具可持续性和生产力的花生品种。那是因为直到最近，科学家还无法绘制出花生的超复杂四倍体基因组图。花生基因组计划的国际合作以及技术和数据处理方面的进步取得了突破。

花生基因组测序
团队发现的基础是基因组测序。因为花生起源于数千年前的两个野生祖先物种的杂交，所以该项目的初始阶段涉及研究人员为这些祖先开发基因组序列。祖先的基因组共同构成了栽培花生遗传结构的原型。该出版物于2016年出版。

本月，《花生基因组计划》在5月1日发表在《自然遗传学》上的一篇论文中讨论了现代栽培花生的整个基因组序列。

研究人员利用DNA测序技术的新进展来生产出前所未有的质量的完整基因组序列。该序列由超过25亿个碱基对DNA组成，排列在20对染色体中，每个祖先物种有10对。

序列中的信息阐明了植物遗传密码的某些部分，这些部分控制着种子大小和抗病性等特性，这些特性对于植物育种者很重要。但是该序列还揭示了更多有关南美农业黎明期间花生的起源以及产生多样性并允许其适应全球环境的遗传机制。

花生之母
使用新的基因组序列作为框架，研究小组能够分析来自世界各地200多种最多样化的花生的变异。研究人员发现所有测试过的花生植物均具有特征性的遗传指纹，从而提供了所有现代花生品种都源自同一原始杂种的新证据。

“这项新的研究下划线花生的起源如何，是由于非常特殊的情况几千年前。UGA植物育种，遗传和基因组学研究所和CAES部门的高级研究人员Soraya Leal-Bertioli说，古代农民将一种物种转移到另一种物种中，从而使其杂交并形成新的作物物种。植物病理学。

发起该计划的科学家此前已经找到了花生“ B”亚基因组的原始杂种和起源的雄性供体。在这项新研究中，他们确定了雌性供体，追踪了阿根廷里约塞科的野生祖先花生种群，该种群为花生“ A”亚基因组做出了贡献。这些人构成了花生的“母亲”群体。

Leal-Bertioli说，但是所有现代花生都可以追溯到单一原始杂种的证据建立了另一个谜。遗传基础如此狭窄的植物如何发展出如此众多的变异和品种？

“洗牌，洗牌”
大多数开花植物物种依靠动物或天气将其花粉或种子传播到其他植物上以产生遗传多样性。花粉和种子可以传播数英里，将新出现的性状传播给新的种群。

但是花生在地下产生种子，却没有这样做。人类早期的农民和他们的种子长途运输使头两个祖先的花生父母聚在一起。

但是从那以后，该工厂使用了一种新的机制来创造多样性。

花生有两组染色体，每个祖先一组。通过分析来自世界各地的200多个种植花生，可以看出不同的地方品种和品种已经改组了祖先的遗传物质，并完全删除了一些部分。在过去的10,000年中，这种改组已经发生了数千次-与仅依靠植物进行突变相比，可以更快地产生多样性。

在UGA校园的温室中，Bertiolis与杂交种一起工作，这些杂交种可以重新产生原始的祖先花生，并实时观察到混洗。他们记录了不同花朵颜色自发出现的效果。大卫·贝蒂奥利（David Bertioli）说，这些相同的遗传机制也会产生其他类型的变异。

Leal-Bertioli说，这种现象解释了当今花生所具有的多样性。

对于这项研究，国际花生基因组计划汇集了来自美国，阿根廷，中国，印度，日本和法国的科学家。最初的测序是在阿拉巴马州亨茨维尔的哈德森阿尔法研究所和密西西比州斯托恩维尔的美国农业部农业研究服务基因组和生物信息学研究室进行的。该项目由国家花生委员会，美国花生剥壳者协会以及其他种植者，剥壳者，制造商和相关行业资助。