1865年，奥地利修道士格雷戈尔·孟德尔用豌豆杂交实验揭开了遗传学的序幕；160年后的今天，中国科学家用现代基因组技术完成了这场跨越世纪的科学对话。北京时间2025年4月23日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所程时锋团队联合英国约翰·英纳斯中心等国际机构，在《自然》杂志发表重磅研究，首次在分子层面全面解析了孟德尔豌豆七大性状的遗传密码，为这场持续一个多世纪的科学探索画上圆满句号。
重建“孟德尔豌豆园”：一场科学与历史的浪漫邂逅
2019年，程时锋研究员在英国约翰·英纳斯中心的种质库中，与孟德尔实验所用的豌豆“相遇”。这些承载着遗传学起源的种子，激发了他重建“现代版孟德尔豌豆园”的构想。团队历时五年，从全球41个国家收集近700份豌豆种质，在深圳和哈尔滨建立实验基地，系统记录了80余个农艺性状，最终锁定控制七大经典性状的关键基因。
“当紫花、圆粒、矮茎的豌豆在田间生长时，仿佛孟德尔的实验场景重现眼前。”程时锋说，“这是一封我们写给孟德尔的回信，用21世纪的技术回答他160年前提出的问题。”
破解三大“世纪谜题”：从基因黑箱到分子机制
图为豌豆七对性状的表型多样性
图为种植在深圳种质资源圃的豌豆表现出丰富的表型多样性
孟德尔研究的七对性状中，种子形状、株高、花色和种子颜色的基因此前已被鉴定，但荚色、荚形和花位置三大性状的遗传机制始终成谜。研究团队通过高分辨率基因组图谱和分子验证，取得突破性发现：
1. 果荚颜色（Gp）：100kb基因组大片段缺失导致叶绿素合成基因（ChlG）表达紊乱，揭示结构变异调控表型的新机制。
2. 果荚形状（P/V）：发现两条独立通路——小肽信号分子CLE41和转录因子MYB26，分别调控内果皮发育和木质素沉积，共同塑造“荷兰豆”的独特形态。
3. 花位置（Fa）：茎尖分生组织通路基因CIK2/3突变引发“带状化”，而修饰基因Mfa的发现解释了“不完全外显”现象，展现遗传调控的复杂性。
“这些基因的突变类型多样，从单碱基变异到转座子插入，几乎涵盖了自然界所有遗传变异形式。”论文第一作者奉聪博士表示，“显性-隐性的本质，往往是功能完好与功能缺失的差异。”
意外发现：自然界的“自我修复”与“遗传调音师”
该研究由中国农科院基因组所主导，联合英、法、德等国际团队完成，获国家自然科学基金、深圳市科技创新计划等项目支持。
研究过程中，团队还捕捉到生命演化的精妙设计：一株本应开白花的豌豆因内含子新突变“逆转”了基因缺陷，重新绽放紫花；修饰基因Mfa像“遗传刹车”，可抑制主效基因突变的表现，为作物性状精准调控提供新思路。
“这些发现让我们重新审视孟德尔的远见。”程时锋指出，“他描述的‘遗传因子’不仅是简单的二元对立，更蕴含了多层次调控的雏形。”
科学启示：从经典遗传到现代农业
该研究不仅终结了百年争议，更推动遗传学理论与应用的双重突破：理论层面：证实孟德尔对连续性状“多因子作用”的预言，弥合了经典遗传学与数量遗传学的分野；应用价值：为豆科作物改良提供新靶点，如通过调控荚形基因培育高产豌豆品种。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员评价称：“这是对遗传学起点的‘回访式革命’，将豌豆重新推向基础研究与育种创新的前沿。”
致敬孟德尔：英雄造就新时代
1865年，孟德尔在无人问津的讲座中播下遗传学的种子；2025年，中国科学家用“万物皆数”的现代基因组学，让这颗种子在分子层面生根发芽。正如论文结语所言：“孟德尔的时代早已到来，而他追求真理的科学精神，永不止步。”
