近日，河南省農業科學院花生育種團隊在花生基因組研究領域取得重要突破，相關研究成果以“A telomere-to-telomere genome assembly of the cultivated peanut”為題發表在國際著名期刊《Molecular Plant（分子-植物）》上。該研究報道了首個花生栽培品種遠雜9102基因組的T2T（telomere-to-telomere）組裝，揭示了花生基因組的結構特征和進化歷程。這一重要成果為花生基因功能研究和遺傳改良提供了重要理論依據。
已有的花生栽培種參考基因組來自不同品種，如'Tifrunner'、'Shitouqi'和'Fuhuasheng'，這些基因組的組裝結果顯著推動了花生遺傳學和育種工作的發展。但這些基因組仍存在著不同大小的缺口，尤其是在一些具有重要生物學的區域，如著絲粒和端粒，阻礙了對這些區域的功能和進化意義的研究。為了填補這些缺口，科研團隊結合了PacBio HiFi、超長ONT、Illumina和HiC測序數據，首次成功實現了花生四倍體栽培種（Arachis hypogaea L., 2n=4x=40）的完整基因組組裝，該組裝結果覆蓋了所有20個著絲粒和40個端粒區域。通過進一步利用PacBio HiFi轉錄組測序數據，花生基因注釋的準確性得到了提升。與Tifrunner參考基因組相比，該基因組包含了123.2Mb的新序列，其中含有1672個編碼蛋白的基因。
科研團隊利用PSMC分析發現，花生的A亞基因組（subgenome A, subA）和B亞基因組（subgenome B, subB）都在大約4000年前發生了有效群體的擴張，這一時間點與最早發現的花生時間相吻合，暗示了該時間可能是花生栽培種四倍化事件發生的時間。進一步對著絲粒區域的研究發現，subB上該區域的重復序列高于subA，但subB上年輕重復序列的比例較少，這表明較慢的重復序列清除速度，而非更多的重復序列插入，是導致subB上該區域重復序列含量更高的原因。此外，subA的著絲粒區域較subB包含了更多的串聯重復基因，這些基因的功能主要與蛋白質折疊和運輸相關，其育種方面的意義有待進一步挖掘。
通過對花生基因組的共線性分析，科研團隊探究了花生從二倍體野生種（A. duranensis和A. ipaensis）到四倍體栽培種（A. hypogaea L.）的演化過程。分析結果表明subA和subB的大部分區域保持高度的共線性，但也發生了多次的同源交換事件。通過分析同源基因間的選擇壓力，研究發現花生基因組在演化過程中發生了選擇壓力放松的情況，這一結果表明花生的演化過程可能伴隨著同源基因間的功能分化。
本研究是河南省農業科學院花生育種團隊繼揭示花生遺傳馴化歷史和表型分化的遺傳機制（Nature Genetics，2024）之后取得的又一重要成果。王曉波博士、孫子淇副研究員和齊飛艷副研究員為該論文共同第一作者，張新友院士和鄭崢研究員為論文的通訊作者。本研究得到了國家重點研發計劃、神農種業實驗室一流課題、河南省重大科技專項、國家花生產業技術體系、河南省花生產業技術體系、河南省農業科學院杰出青年基金等項目的資助。
