豆科比较功能基因组学研究

豆科比较功能基因组学研究

豆科（Leguminosae）为被子植物中仅次于菊科和兰科的三个最大的科之一，约650属，18000种。豆科分为3个亚科：含羞草亚科（Mimosaceae）、云实亚科（Caesalpiniacae）和蝶形花亚科（Papilionaceae）。豆科作物的经济地位仅次于禾本科，但豆科作物是许多发展中国家老百姓主要的蛋白质来源。同时，随着人们对植物来源油脂、蛋白质对人体的健康价值认识的深入，发达国家以及发展中国家中的富裕人群，对豆类食品的需求量正快速增长。但是，豆科经济作物一般基因组较大、且复杂，如大豆为古异源四倍体，单倍体基因组大小为1115 Mb，豌豆的基因组为4300Mb等等；同时，豆科经济作物种类均缺乏有效的遗传操作系统，所有这些对在豆科作物中开展构建物理图谱、图位克隆基因、分子标记辅助育种、基因功能等研究的开展造成严重的障碍。

我国是大豆的起源中心，拥有丰富的资源优势。如何充分挖掘我国已有的3万余份大豆资源中具有重要农艺价值的基因资源，是目前迅速提升我国大豆育种水平停滞不前的一个重要途径；同时研究植物的重要功能基因与农艺性状之间的关系，也是世界各国所普遍关注的一个研究领域。近十几年来，基因组研究方面的进展，已经并正在继续改变整个生命科学领域的面貌。同时有两个模式物种（蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)，百脉根（Lotus japonicus）正在开展全基因组测序，这是豆科植物科学研究得天独厚的优越条件，加上已经完成全基因组测序工作的拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)的基因组信息，为深入开展大豆优异基因资源的研究提供了很好的契机。

在自然科学基金重大项目、“863”等项目的支助下，通过国内外合作，初步建成了比较功能基因学研究的平台，包括：大规模突变体库的构建与筛选、基因定位与克隆、穿梭Marker构建、基于温度梯度凝胶电泳(TTGE)的高通量SNP检测、豆科基因组信息库、生物信息学分析平台等关键技术。为开展对重要农艺性状的农作物比较基因组研究打下基础。

依托现有的平台，我们实验室已获得以下阶段性成果：

（1）已获得了34个跨5个豆科物种的穿梭Marker

（2）成功地在大豆中克隆了6个花型发育的关键调控基因

（3）利用百脉根与豌豆的共线性关系，在豌豆中克隆了花型(腹背性)控制基因。

关键词：大豆豆科模式物种比较功能基因组