“在這個(gè)瘋狂的世界中，三個(gè)小人物的問題并沒有太多，這并不需要太多，”Humphrey Bogart在電影“ 卡薩布蘭卡 ”中說道。然而，對(duì)于世界各地種植普通豆的農(nóng)民和飼養(yǎng)者而言，確保豆類供應(yīng)充足至關(guān)重要，無論是因?yàn)槠湓诜N植系統(tǒng)中的重要性，以確保植物活力和糧食安全。此外，美國能源部科學(xué)辦公室的目標(biāo)是研究普通豆，因?yàn)樗谔岣叩眯室蕴岣呱锬茉醋魑锏目沙掷m(xù)性方面具有重要意義，并且在邊際土地上以及在邊際土地上以更少的投入提高植物的恢復(fù)力和生產(chǎn)力。面對(duì)不斷變化的氣候和環(huán)境。

然而，許多農(nóng)田缺乏氮，導(dǎo)致農(nóng)民依靠肥料為其作物提供所需的養(yǎng)分。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)，美國進(jìn)口的一半以上的氮用作化肥，2012年總產(chǎn)量近1100萬噸。蕓豆，海軍豆，四季豆和斑豆都是普通豆的品種，其中被列為10 個(gè)全世界大多數(shù)栽培糧食作物。然而，諸如普通豆和大豆之類的豆類可以與固氮細(xì)菌形成共生關(guān)系。了解如何形成和維持這種共生關(guān)系對(duì)于改善農(nóng)業(yè)實(shí)踐至關(guān)重要，因?yàn)槿剂虾图Z食生產(chǎn)都需要提高作物產(chǎn)量。

為此，由佐治亞大學(xué)的Scott Jackson，美國能源部聯(lián)合基因組研究所的Dan Rokhsar，DOE JGI的Jeremy Schmutz和HudsonAlpha生物技術(shù)研究所以及北達(dá)科他州立大學(xué)的Phil McClean領(lǐng)導(dǎo)的研究小組測(cè)序并分析了普通豆(Phaseolus vulgaris)的基因組 。該項(xiàng)目得到了美國能源部和美國農(nóng)業(yè)部國家食品與農(nóng)業(yè)研究所的支持，該項(xiàng)目于2014年6月8日在線發(fā)表在Nature Genetics期刊上。

美國農(nóng)業(yè)部國家食品與農(nóng)業(yè)研究所所長Sonny Ramaswamy表示，“解開普通豆的遺傳構(gòu)成是一項(xiàng)巨大的成就，將通過改善作物生產(chǎn)來為未來日益增長的人口提供食物。” “雖然我們對(duì)基因組學(xué)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用有很多了解，但這項(xiàng)研究具有開創(chuàng)性意義。我贊賞這個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的工作，并期待他們繼續(xù)在這個(gè)重要領(lǐng)域開展工作。“

在該研究中，該團(tuán)隊(duì)測(cè)序并組裝了一個(gè)4.73億基礎(chǔ)的普通豆基因組。雖然它被認(rèn)為起源于墨西哥，但是在中美洲和安第斯山脈的兩個(gè)不同的地理位置分別馴化了普通豆，與10萬多年前的共同祖先野生種群不同。然后，研究小組比較了代表這些區(qū)域的匯集群體的序列，只發(fā)現(xiàn)了一小部分共有基因。這表明每個(gè)地點(diǎn)的馴化過程都涉及不同的事件。

該團(tuán)隊(duì)尋找與低多樣性，開花時(shí)間和氮代謝等特征相關(guān)的區(qū)域。他們發(fā)現(xiàn)了與染色體內(nèi)抗病相關(guān)的密集基因簇。他們還發(fā)現(xiàn)了一些參與氮轉(zhuǎn)移的基因。該信息對(duì)于實(shí)施稱為milpa的間作系統(tǒng)的農(nóng)民可能是有益的，其中豆類和玉米或偶爾的南瓜可以同時(shí)種植，或者在豆類跟隨玉米的中繼系統(tǒng)中種植。這種做法確保土地可以繼續(xù)生產(chǎn)高產(chǎn)作物，而無需增加肥料或其他人工方法為土壤提供養(yǎng)分。

然后，該團(tuán)隊(duì)將高質(zhì)量的普通豆基因組與其經(jīng)濟(jì)上最重要的親屬大豆的序列進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)了同線性的證據(jù)，其中一個(gè)物種中的基因存在于另一個(gè)物種中。他們還指出，普通豆的基因組進(jìn)化速度比大豆更快，因?yàn)樗鼈兣c近2000萬年前的最后一共祖先不同。

“改良普通豆將需要對(duì)其如何應(yīng)對(duì)生物和非生物脅迫的遺傳基礎(chǔ)有更基本的了解，”該團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論。“這些研究結(jié)果提供了有關(guān)基因組區(qū)域的信息，這些區(qū)域在馴化或早期改良過程中經(jīng)過精心挑選，從而為未來的作物改良工作提供了目標(biāo)。”