科学新知｜百年来困扰学术界的“孟德尔扁豆谜”破解

记者26日从中国农业科学院获悉，深圳市农业基因组研究所(岭南省现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)程时锋团队联合英国约翰·英纳斯中心等国际团队，在国际学术期刊《自然》上发表了重大成果。孟德尔扁豆七大遗传特征的基因密码首次从分子方面全面揭露，成功解决了困扰学术界百年的“孟德尔扁豆之谜”。

扁豆种植在深圳种质资源坛，表现出丰富的多样性。来源:中国农业科学院深圳农业基因组研究所

1865年，“现代遗传学之父”格雷戈尔·孟德尔选择的七对扁豆特征——种子形状、颜色、颜色、花位、荚形、荚形和植株高度，成为遗传学研究的开始。然而，直到21世纪初，仍然有三对特征的分子机制(果荚颜色、果荚形状和花朵位置)没有被揭示，这已经成为一个百年不解之谜。

2019年，当程时锋在英国约翰·英纳斯中心种质库中遇到一批百年扁豆样本时，一个大胆的想法出现了:“孟德尔扁豆园”正在全球重建。在过去的五年里，来自六大洲的大约700颗扁豆在深圳、哈尔滨等地生长。研究小组调查了80多种农业性质，最终锁定了四个关键基因来控制剩余的三个性质。

结果表明，孟德尔观察到的特征变异远比想象中复杂:自然界常见的遗传变异机制全部呈现，从单碱基突变到基因组大片段缺失，从转座插入到转录结合。“例如，由于缺乏100kb的基因组，果荚颜色导致叶绿素合酶基因异常表达，而非常规理解的基因变异；控制花卉位置的基因涉及类受体激酶信号通路失活，导致茎尖分生组织畸变。程时锋说，此外，在分析颜色特征时，研究团队还发现了一个“基因修复”的奇迹:一只本该开白花的扁豆，由于含子突变，意外恢复了花青素的生成功能，开出了紫色的花朵。

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