時隔160年！孟德爾豌豆遺傳學“未解之謎”被揭開

豌豆研究領域，科學家一直希望全面揭開160年前孟德爾所用七對性狀背后的遺傳密碼遺留下來的“未解之謎”。記者24日從中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所獲悉：這件工作，被該所研究員程時鋒牽頭的聯(lián)合團隊實現(xiàn)了。

1865年，孟德爾通過豌豆7對相對性狀（種子圓皺、子葉顏色、花色、花的位置、果莢形態(tài)、果莢顏色和株高）的雜交實驗，首次提出“遺傳因子”控制性狀的理論，并推導出遺傳變異在世代間傳遞的獨立分離和自由組合規(guī)律。

受限于當時時代背景和技術條件，孟德爾未能揭示這些因子的分子本質(zhì)。后續(xù)研究歷經(jīng)一個多世紀，科學家陸續(xù)定位到控制種子圓皺、子葉顏色、花色和株高的基因，但控制果莢顏色、果莢形態(tài)和花的位置的關鍵基因長期以來是遺傳學未解之謎。

該聯(lián)合團隊綜合運用基因組學、遺傳學、生物信息學和分子生物學等手段，對近700份豌豆群體的演化進程與基因組多樣性展開系統(tǒng)解析。首次鑒定了調(diào)控豌豆果莢顏色、果莢形狀和花的位置等表型變異背后的目標基因及其突變機制，全面解答了孟德爾豌豆七大性狀的基因之謎。

研究發(fā)現(xiàn)，果莢的黃（隱性）與綠（顯性）的差異，是由于果莢中葉綠素合成途徑的最后一步控制基因的表達受到調(diào)控干擾所致；而控制果莢飽滿與皺縮狀態(tài)的是兩個彼此獨立、但功能相關的發(fā)育調(diào)控基因，二者可獨立造成皺莢，也可共同作用；花位置的"帶狀化"現(xiàn)象是孟德爾七大性狀中最復雜的一個，由編碼類共受體激酶的基因主導，通過延遲、削弱或掩蓋其突變效應，改變最終的表型呈現(xiàn)。

研究還構建了迄今最全面的豌豆群體高分辨率的單倍型變異圖譜和表型變異圖譜，解析了72個關鍵農(nóng)藝性狀的遺傳基礎。這些發(fā)現(xiàn)不僅補全了孟德爾七大經(jīng)典遺傳性狀的最后一塊“拼圖”，更為應用分子標記輔助育種、基因組選擇育種提供了更精準、更豐富的“遺傳指南針”。

專家表示，該研究為豌豆品種改良和精準育種提供了新視野、新工具，相關研究成果發(fā)表在發(fā)表《自然》上?！蹲匀弧?、《科學》還專門刊發(fā)了新聞文章和評論，介紹該成果的突破性價值。