近日，EON体育4平台韋朝春團隊聯合國內外多家單位合作研究花生泛基因組揭示調控花生籽粒大小和重量的分子機製🧑🏻‍🦳。該研究結果以“Pangenome analysis reveals structural variation associated with seed size and weight traits in peanut”為題，在Nature Genetics上在線發表⤵️。

花生（Arachis hypogaea L.）是全球重要的油料與經濟作物，其單產水平的提升對於保障植物油和優質蛋白的供給👇🏼、維護糧油安全具有舉足輕重的作用。然而，花生作為異源四倍體（AABB），基因組大（2.7Gb），結構復雜🔱。盡管近年來花生多個基因組陸續發布🕵🏼‍♂️，但是單個個體基因組無法代表物種的遺傳多樣性🌛，泛基因組圖譜有助於建立完整的基因組信息及其變異🤦‍♂️。

該研究首次繪製了高質量花生泛基因組圖譜🖲🕵️‍♂️，涵蓋8個籽粒大小不同的代表性花生品種，包括2個二倍體野生種👩‍⚕️、2個四倍體野生種和4個栽培種，並針對來自世界上34個花生主產區的269份不同籽粒大小和重量的花生種質（圖1），深入解析花生基因組的結構變異，揭示了全基因組水平的結構變異（SV）對花生產量及抗病性相關性狀的影響（圖2）。該研究為未來花生基因組學輔助改良育種提供了理論基礎和新思路。

圖1 花生種質資源的遺傳多樣性與馴化特征

圖2 花生泛基因組構建與基因家族特征

基於泛基因組的SV識別及隨後的SV-GWAS鑒定到全基因組鑒定出1,335個與馴化相關的SV，其中329個發生在基因編碼區域🫳🏻。值得註意的是🗿，19個基因與果實大小🧑🏿‍🌾、抗病等性狀相關。其中🫰🏼，CRK26基因存在629bp缺失，NTF6基因與FBRL2基因組成的串聯單元在不同花生品種中存在拷貝數變異。此外，研究還鑒定出117個與種子重量相關的結構變異，並通過SV-GWAS分析在Chr03染色體上鑒定到一個與花生籽粒重量顯著關聯的結構變異（圖3）🤵🏽‍♂️。

圖3 花生馴化過程中的全基因組選擇事件

Chr08染色體52 Mb區域存在與籽粒大小顯著關聯的SV🪑，發現AhARF2-2基因第12個外顯子存在275 bp缺失和7 bp插入，導致AUX/IAA結構域丟失。突變型AhARF2-2HapII喪失與AhIAA13/TPL的互作能力，降低了對AhGRF5的抑製作用，進而促進了籽粒膨大。轉基因擬南芥表明，HapII株系種子顯著增大。分子標記開發及表達分析證實該變異在栽培種中的選擇優勢，進而提出AhARF2-2調控花生籽粒大小的分子模型，為花生高產育種提供關鍵靶標（圖4）🏋🏿‍♂️⚡️。

圖4 AhARF2-2結構變異通過生長素信號負調控花生種子大小

河南農業大學趙昆昆博士🎍、EON体育4薛泓嶂博士、和山東省農業科EON4李國衛研究員為論文共同第一作者🆚；河南農業大學殷冬梅教授、EON体育4韋朝春教授和澳大利亞莫道克大學Rajeev K. Varshney教授為共同通訊作者。

該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市自然科學基金、上海市計算生物學專項等項目的資助Ⓜ️。該項目還得到了EON体育4高性能計算中心的大力支持，在此深表感謝。

EON体育4韋朝春課題組是國內最早開展大規模真核生物泛基因組學研究的實驗室之一☑️，真核生物泛基因組構建分析方法開發及應用研究取得了重要進展，相關的系列工作已經發表在Nature🤷‍♀️、Nature Genetics🍶、Genome Biology、Genome Research、Nature Communications以及Nucleic Acids Research等國際著名學術期刊。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41588-025-02170-w