Nat Genet：绿豆育种的"小杠杆"：中国农业科学院程须珍等揭示启动子区几十个碱基的变动调控类黄酮和抗虫性

绿豆（Vigna radiata）是一种全球重要的豆科作物，因其生长周期短、固氮能力强及

营养

价值高而备受重视，尤其在发展中国家。

2026年7月10日，中国农业科学院程须珍，周美亮 ，陈红霖，北京大学焦成智，河北大学杜会龙和西澳大利亚莫道克大学Rajeev K. Varshney共同通讯在

Nature Genetics

在线发表题为

“Graph-based pan-genome reveals structural variations associated with agronomic traits in mung bean”

的研究论文。该研究基于11个全球遗传多样性种质，构建了首个基于图形的绿豆泛基因组。

该框架包含75,267个基因家族（其中核心基因家族占50.86%，非必需基因家族占35.19%，私有基因家族占13.95%）以及66,862个非冗余结构变异。通过整合这些结构变异与单核苷酸多态性，并在五种环境因素下进行全基因组关联分析，作者鉴定了与20个农艺性状相关的候选基因，突显了这些变异在绿豆驯化与品种改良中的关键作用。在机制层面，作者证实了VrTIFY6B基因启动子区一个68 bp的插入突变以及VrPGIP1基因启动子区一个136 bp的缺失突变，分别调控类黄酮含量并赋予绿豆对豆象的抗性。这些基因组资源及具有可操作性的功能性变异，为通过标记辅助选择、基因组选择及基因组编辑等策略加速绿豆品种改良、应对全球粮食安全问题提供了强有力的工具。

绿豆（Vigna radiata，2n=22）是一种重要的豆类作物，因其经济价值、

营养

益处和环境适应性而在亚洲广泛栽培。作为豆科（Fabaceae）豇豆属（Vigna）中的一种自花授粉物种，它是全球主要的食用豆类作物之一。其种子和豆芽富含蛋白质、必需氨基酸、维生素以及黄酮类等生物活性化合物，具有显著的营养和药用价值。由于具有固氮能力、生命周期短、适应性强且需水量少，绿豆在可持续农业中不可或缺。全球范围内，绿豆种植面积超过720万公顷，年产量达600万吨，印度和中国是主要生产国。考古学和遗传学证据表明，绿豆约在3500年前于印度由其野生近缘种V. radiata var. sublobata驯化而来。中国绿豆种质资源具有广泛的遗传多样性，为研究其驯化与改良提供了宝贵资源。

结构变异（SV），包括插入、缺失、倒位和易位，驱动着遗传多样性，并对基因调控和表型性状产生重要影响。泛基因组整合了群体规模的基因组数据，有助于系统地识别这些变异。事实上，近期在水稻、大豆、小麦、鹰嘴豆、大麦、谷子和黍稷等多种作物中的泛基因组研究已证实，结构变异在作物驯化、性状测定和遗传改良中发挥着关键作用。尽管绿豆栽培广泛，但其遗传研究仍落后于其他豆类作物。尽管已有基础基因组资源，包括一份针对品种VC1973A1的单一线性参考基因组，以及随后利用图谱转泛基因组策略构建的泛基因组，但这些方法在解析复杂结构变异和准确捕获该物种完整基因组成方面仍存在局限。虽然群体规模的短读长测序数据已阐明了绿豆的群体结构以及若干关键农艺性状的遗传基础，但这些以单核苷酸多态性（SNP）为中心的方法本质上难以捕获更大的结构变化。因此，对于绿豆泛基因组多样性的全面高分辨率图谱，以及结构变异对关键农艺性状功能影响的认知，仍然难以实现。

图1.11份代表性绿豆材料的表型多样性与选择（摘自

Nature Genetics

）

本文报道了11份代表性野生和栽培绿豆种质资源的染色体级别de novo基因组组装，旨在为这一物种构建基于图的泛基因组。这一全面的资源使作者能够发现大量结构变异目录，并研究其对重要农艺性状的影响。通过整合580份种质资源的全基因组重测序数据，作者阐明了绿豆复杂的群体结构及其进化历史。此外，作者基于结构变异和SNP的泛基因组全基因组关联研究（

GWAS

），锁定与重要农艺性状相关的关键调控基因，突显了此前未被揭示的结构变异在绿豆适应性中的关键作用，并为其遗传改良提供了可行的靶点。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41588-026-02644-5