不仅仅是一个豆子山Phaseolus基因组提供了对氮固定的见解

“在这个疯狂的世界中，三个小人物的问题并没有太多，这并不需要太多，”Humphrey Bogart在电影“ 卡萨布兰卡 ”中说道。然而，对于世界各地种植普通豆的农民和饲养者而言，确保豆类供应充足至关重要，无论是因为其在种植系统中的重要性，以确保植物活力和粮食安全。此外，美国能源部科学办公室的目标是研究普通豆，因为它在提高氮利用效率以提高生物能源作物的可持续性方面具有重要意义，并且在边际土地上以及在边际土地上以更少的投入提高植物的恢复力和生产力。面对不断变化的气候和环境。

然而，许多农田缺乏氮，导致农民依靠肥料为其作物提供所需的养分。根据美国农业部的数据，美国进口的一半以上的氮用作化肥，2012年总产量近1100万吨。芸豆，海军豆，四季豆和斑豆都是普通豆的品种，其中被列为10 个全世界大多数栽培粮食作物。然而，诸如普通豆和大豆之类的豆类可以与固氮细菌形成共生关系。了解如何形成和维持这种共生关系对于改善农业实践至关重要，因为燃料和粮食生产都需要提高作物产量。

为此，由佐治亚大学的Scott Jackson，美国能源部联合基因组研究所的Dan Rokhsar，DOE JGI的Jeremy Schmutz和HudsonAlpha生物技术研究所以及北达科他州立大学的Phil McClean领导的研究小组测序并分析了普通豆(Phaseolus vulgaris)的基因组。该项目得到了美国能源部和美国农业部国家食品与农业研究所的支持，该项目于2014年6月8日在线发表在Nature Genetics期刊上。

美国农业部国家食品与农业研究所所长Sonny Ramaswamy表示，“解开普通豆的遗传构成是一项巨大的成就，将通过改善作物生产来为未来日益增长的人口提供食物。” “虽然我们对基因组学在农业中的应用有很多了解，但这项研究具有开创性意义。我赞赏这个科学家团队的工作，并期待他们继续在这个重要领域开展工作。“

在该研究中，该团队测序并组装了一个4.73亿基础的普通豆基因组。虽然它被认为起源于墨西哥，但是在中美洲和安第斯山脉的两个不同的地理位置分别驯化了普通豆，与10万多年前的共同祖先野生种群不同。然后，研究小组比较了代表这些区域的汇集群体的序列，只发现了一小部分共有基因。这表明每个地点的驯化过程都涉及不同的事件。

该团队寻找与低多样性，开花时间和氮代谢等特征相关的区域。他们发现了与染色体内抗病相关的密集基因簇。他们还发现了一些参与氮转移的基因。该信息对于实施称为milpa的间作系统的农民可能是有益的，其中豆类和玉米或偶尔的南瓜可以同时种植，或者在豆类跟随玉米的中继系统中种植。这种做法确保土地可以继续生产高产作物，而无需增加肥料或其他人工方法为土壤提供养分。

然后，该团队将高质量的普通豆基因组与其经济上最重要的亲属大豆的序列进行了比较。他们发现了同线性的证据，其中一个物种中的基因存在于另一个物种中。他们还指出，普通豆的基因组进化速度比大豆更快，因为它们与近2000万年前的最后一共祖先不同。

“改良普通豆将需要对其如何应对生物和非生物胁迫的遗传基础有更基本的了解，”该团队得出结论。“这些研究结果提供了有关基因组区域的信息，这些区域在驯化或早期改良过程中经过精心挑选，从而为未来的作物改良工作提供了目标。”

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