克氏落花生（Kersting's groundnut，Macrotyloma geocarpum）是一种未充分利用的作物，是一种耐旱、营养丰富的西非本土豆科作物，其蛋白质含量（20–22%），铁、锌、钙和镁含量均相对较高，是一种适应低降雨量，无法承受长时间的过量降雨的作物，缺乏高质量参考基因组，具有极低的物种遗传多样性。

2025年6月，香港中文大学与英国南安普顿大学的研究团队，发表了基于基因组组装，注释以及物种多样性分析的研究。该研究首次完成其高质量基因组组装，通过对不同地理来源的种质资源进行重测序分析，揭示了该物种异常低的遗传多样性，并初步锁定了与种皮颜色这一关键农艺性状相关的候选基因。该成果发表在期刊Nature Communications上，文章题目“Exceptionally low genomic diversity in the underutilised legume Kersting's groundnut”。诺禾致源为本研究提供了相关建库测序和部分分析服务。

主要结论

1.基因组组装与注释

利用PacBio HiFi reads （~77×）和Omni-C reads（~72×）进行克氏落花生基因组的组装。最终基因组大小为365.5Mb，包括10条染色体，组装contig N50为30.6 Mb，GC含量为32.46%，BUSCO值为98.3%。基因组共注释到33193个基因，重复序列占基因组的 50.7%，其中长末端重复序列（LTR）是占比最高的类型，占基因组的17.81%。基因注释的完整性BUSCO值为92.8%。

为了评估基因组的完整性和进化关系，研究团队将该基因组与另外两种豆科作物——Sphenostylis stenocarpa和Vigna angularis进行了共线性分析。尽管这三种作物在基因组大小和染色体数目上存在差异，但共线性分析显示，它们之间存在大范围的同源区域，表明在进化过程中核心基因组结构和保守基因块得以保留。

图1 克氏落花生的基因组组装

图2 共线性分析

2.基因家族分析

通过与四种豆科植物（桶状苜蓿、菜豆、豌豆、红小豆）和拟南芥进行比较，鉴定到克氏落花生中发生的基因扩张与收缩，共有701个基因家族的扩张和1249个基因家族的收缩。功能富集（GO）分析显示，扩张的基因家族主要在与光合作用和能量产生相关的功能中得到富集；而收缩的基因家族则广泛涉及光合作用、呼吸作用、转录调控以及次生代谢产物生物合成等多个方面。

图3 克氏落花生的基因家族分析

3.群体遗传学分析与种子颜色的候选基因

通过对来自加纳、布基纳法索、贝宁和尼日利亚的种质进行重测序分析，表明全基因组变异强烈依赖于样本的地理位置，克氏落花生的遗传变异很低，其多样性约为扁豆的1/18，是豇豆的1/8。

种皮颜色是区分该物种品种的直观方法，种群基因组分析中，通过计算群体间的遗传分化指数（FST）鉴定出四个可能参与色素沉着的基因。