绿豆（Vigna radiata）营养丰富、成本低廉，具备固氮能力，且生长周期短、种植难度较低，是亚洲、非洲及其他多个地区保障粮食安全的重要作物。目前，一项里程碑式的国际研究取得重大进展，研究人员发现了数万种此前未被报道的结构变异（注：基因组大片段插入/缺失等序列变异），这些变异可调控绿豆产量、营养品质、抗虫性及其他重要农艺性状。
该研究题为《基于图形结构的泛基因组揭示绿豆农艺性状相关结构变异》，发表于《自然·遗传学》（Nature Genetics），是全球首个针对食用豆作物（特指以收获干燥可食用种子为目的种植的豆科作物）的图形泛基因组（注：整合多份种质变异的新型参考基因组）研究，为解析关键农艺性状的遗传基础、加速作物遗传改良提供了全面的资源库。
该国际研究团队由中国农业科学院与莫道克大学作物与食品创新中心（Centre for Crop and Food Innovation, CCFI）共同牵头，对遗传背景多样的绿豆种质进行了染色体级基因组组装，同时分析了全球范围内580份种质的基因组变异。最终构建的图形泛基因组涵盖了超过75000个基因家族，鉴定到66000余个结构变异，为育种家靶向改良关键农艺性状、加速作物育种进程提供了重要研究依据。
更具体而言，研究作者指出：“结合这些结构变异与单核苷酸多态性，我们在5种不同环境下开展了全基因组关联分析，定位到了20个农艺性状的候选基因，凸显了上述变异在绿豆驯化与改良过程中的核心作用。”
机制层面，研究团队证实：VrTIFY6B基因启动子区域的68 bp插入突变，以及VrPGIP1基因启动子区域的136 bp缺失突变，分别调控黄酮类物质含量并赋予绿豆对绿豆象的抗性。
在澳大利亚，绿豆每年的出口营收超过1亿澳元，价格约为小麦的3倍，是当地种植户收益极高的轮作作物选择；但季节性降水波动仍导致绿豆年产量与产值存在较大的年度波动。
本研究系统梳理了数万种此前未被发现的结构变异，并通过全基因组关联分析将其与农艺性状相关联，这一全新的基因组资源为育种家提供了更完整的遗传变异图谱，可直接用于育种工作。
从全球范围来看，绿豆是亚洲、非洲数百万小农户的主要口粮与收入来源，本研究定位到的调控种子营养成分与绿豆象（主要储粮害虫）抗性的基因，对全球粮食安全具有直接的应用价值。
莫道克大学作物与食品创新中心主任、英国皇家学会院士、澳大利亚科学院院士Rajeev Varshney表示，该研究是作物基因组学领域的重大进展，展现了新一代基因组技术如何变革植物育种工作。“传统的参考基因组仅能反映作物物种内的部分遗传多样性。通过构建图形泛基因组，我们现在可以鉴定到此前无法检测到、但通常对重要农艺性状具有显著影响的结构变异。”
Varshney补充道：“这些发现为育种家提供了强有力的新型基因组工具，可加速培育高产、高营养、气候适应性强的绿豆品种。本研究产生的基因组资源将支撑分子标记辅助育种、基因组选择与基因组编辑工作，帮助育种家更快地向种植户推出改良品种。”