在国表里高中的生物教材，格雷戈尔 · 孟德尔（Gregor Mendel）均被冠以"遗传学之父"的名称。这位 19 世纪的奥匈帝国修羽士，通过一系列看似粗浅的豌豆杂交实验，揭示了遗传的基本限定——分离定律妥协放组合定律，为当代遗传学奠定了基石。

但是，孟德尔天然揭示了性状传递的数学限定，却无法知说念这些"遗传因子"究竟是什么。

孟德尔 图片起原：维基百科

2025 年 4 月，一项发表于《天然》杂志的里程碑筹商，终于揭开了这个赓续 160 年的科学谜题——该筹商初度齐全阻滞出孟德尔筹商的全部七个豌豆性状背后的基因及分子机制，由我国深圳农业基因组筹商所程时锋施展团队与英国约翰英纳斯中心（JIC）协作完成。

科学家们通过对近 700 个豌豆品种的全基因组测序，构建了包含 1.548 亿个遗传象征的超等数据库，不仅破解了孟德尔筹商的全部七个经典性状的基因密码，还发现了数十个与当代农业性状联系的新基因。这项耗时六年的大限制筹商不仅是对科学史的致意，更为当代农业育种提供了负责的基因资源。

孟德尔的留传问题终于得到回答

孟德尔在 19 世纪中世通过对豌豆的杂交实验，不雅察并记载了七对性状的遗传限定。在夙昔的   30   年中，筹商东说念主员已胜利克隆并贯通了其中四对性状对应的基因：

种子体式（圆粒 vs 皱粒）由 R 基因适度

子叶豪情（黄色 vs 绿色）与 I 基因联系

花色（紫色 vs 白色）取决于 A 基因

株高（高茎 vs 矮茎）由 Le 基因决定

图片起原：改编自参考文件 [ 1 ]

这项最新筹商填补了孟德尔豌豆七个性状基因识别的空缺。科学家们不仅揭示了剩余的三个性状——豆荚豪情、豆荚体式和花的位置的遗传基础：

豆荚豪情（绿色 vs 黄色）与 Gp 基因联系

豆荚体式（饱胀 vs 皱缩）受 P 和 V 两个基因共同适度

花的位置（腋生 vs 顶生）由 Fa 基因决定

同期，他们还对前述四个性状的基因作念出预防贯通，考证了其功能，并探索了它们在天然豌豆种群中的变异情况以及在基因组中的分散模式。

图片起原：作家 参考尊府：参考文件   [ 1 ]

这项筹商的兴趣远不啻于解答历史疑问。该筹商所发现的多数基因型 - 表型关联，标记着豌豆性状分子层面系统贯通迈入新阶段。另外，新发现补充了生物学与遗传学教悔履行，同期也为作物更正提供了精确的分子靶点，对育种实践具有伏击兴趣。

19 世纪修说念院里的生物学改进

要信得过表露这项当代筹商的价值，咱们需要回到 19 世纪中世，回到阿谁改造了生物学程度的修说念院花坛。

格雷戈尔 · 孟德尔，1822 年景立于奥匈帝国（今捷克共和国）的一个农民家庭。他在费事中坚握肄业，最终进入布尔诺的圣托马斯修说念院，部分原因是这里能为他提供追求科学兴趣的时辰和空间。在那处，孟德尔不雅察记载了当地的表情情况（包括预防刻画龙卷风），筹商蜜蜂的遗传活动。但信得过让他名敬重史的，是那些看似普通的豌豆。

孟德尔的养蜂场 图片起原：孟德尔博物馆

1856 年，孟德尔驱动系统地进行豌豆杂交实验。他悉心挑选了 7 对容易差异的性状，包括种子体式、花色、株高级。在 8 年时辰里，他莳植了卓绝 2.8 万株豌豆，手工进行异花授粉，并预防记载每一代植株的性状发扬。这种严谨的实验狡计和定量分析样式在那时极为超前。

孟德尔开展植物杂交实验使用的部分器用 图片起原：孟德尔博物馆

孟德尔最关节的发现是遗传的"显性"和"隐性"限定。举例，当他将紫花豌豆与白花豌豆杂交时，第一代全部开紫花；但当这些杂交后代自交时，第二代中紫花与白花的比例接近 3:1。这标明显花性状并未隐匿，而是被"瞒哄"了起来。孟德尔由此提议：每个性状由一双"因子"（自后被称为基因）适度，个体从父母处各选择一个因子；显性因子会障翳隐性因子的抒发，但隐性因子在后代中仍可能再行出现。

1866 年，孟德尔发表了《植物杂交实验》论文，但这一始创性责任在那时的科学界果然莫得引起反响。直到孟德尔也曾死字多年后的 1900 年，三位欧洲科学家孤苦再行发现了这些限定，孟德尔的孝顺才得到公认。这一发现震荡了那时的生物学界，标记着当代遗传学的成立。如今，孟德尔定律也曾成为生物学的基本知识，庸俗应用于农业、医学等边界。

但是，在那时，孟德尔留住的不仅是天然界的遗传限定，还有待解的谜题：他筹商的七个性状对应的具体基因是什么？这些基因怎么责任？为什么有些性状由单个基因适度，而另一些则发扬出更复杂的遗传模式？

基因组学破解豌豆密码

为多么了那么久，即使早已进入分子遗传学期间，以上问题才刚刚得到解答？

这是因为，豌豆天然在遗传学上兴趣要紧，但手脚一种经济作物，它的价值远低于小麦、水稻、玉米等。恒久以来，资源干涉有限。而况，豌豆的基因组比东说念主类还大，包含约 43 亿个碱基对（组成 DNA 和   RNA 分子的基本单位，亦然遗传信息的化学载体）。由于测序资本腾贵，以及豌豆经济价值相对较低，其基因组筹商进展渐渐。

移动点出现时 2019 年，科学家初度完成了豌豆基因组的测序。

在此基础上，我国科学家程时锋团队等对近 700 份来自寰球各地的豌豆种质（指豌豆的各类遗传资源）进行了全基因组测序，包括野生品种和栽培品种。这些豌豆种质库特殊珍稀，包含了来自豌豆驯化中心中东地区以及埃塞俄比亚、喜马拉雅山脉等万般性热门地区的品种，提供了丰富的遗传变异。通过比对这些基因组，筹商团队构建了迄今最齐全的豌豆遗传变异数据库，这些遗传象征就像路标，匡助科学家定位与特定性状联系的基因组区域。

有了基因组数据，下一步是将特定性状与基因酌量起来。筹商团队在中国深圳、哈尔滨和英国诺里奇三地莳植了这些豌豆，预防记载了它们的表型特征。通过全基因组关联分析，找到了与每个孟德尔性状显耀联系的基因组区域。

但关联仅仅第一步，要阐发基因功能需要更多实考凭证。该筹商弃取了多种前沿本事。举例：

通过定向指示基因组局部突变本事（TILLING），快速筛选出主见基因发生突变的个体，由此发现   ChlG   基因的突变体确乎发扬出黄色豆荚；

独揽病毒指示基因千里默（VIGS）本事，改造病毒载体插入主见基因的特定序列，使得植物启动珍贵机制，从而裁汰主见基因抒发，这就非常于给病毒装上"通缉令"，指示植物"误杀"本人基因。通过这种样式，科学家发现当 PsMYB26 基因被千里默时，豆荚硬化程度显耀裁汰；

通过转基因过抒发本事，将主见基因（如豌豆的   PsOsI   基因）东说念主工导入模式植物（如拟南芥）并使其超量抒发（通过将该基因的影响放大，以不雅察表型变化，进而阐发该基因的功能），科学家发现   PsOsI   基因大要适度种子大小；

临了弃取酵母双杂交本事揭示卵白互相作用相聚。PsCIK2/3 与 PsCLV1/2 是豌豆中两类参与茎尖端分生组织发育调控的卵白，筹商东说念主员独揽酵母双杂交本事，通过"借力"酵母细胞的转录激活机制（用于调控基因抒发），迤逦施展了两种卵白共同调控茎尖端发育。

通过这些样式，筹商团队建筑了孟德尔豌豆剩余三对性状的关联基因过甚机制：

豆荚豪情 ( Gp 基因 ) ：豌豆的豆荚之是以是黄色而非绿色，与叶绿素合成酶基因 ChlG 关系。在黄色豆荚品种中，ChlG 基因上游有一段 DNA 缺失了，侵扰了平时叶绿素合成。道理的是，十足敲除 ChlG 基因会导致豌豆植株无法存活，说明该基因对活命至关伏击。这解释了为什么黄色豆荚性状是隐性的——只好当植株从亲本代两边皆选择了有颓势的 ChlG 基因时，才会发扬出黄色豆荚，但仍保留有余的叶绿素保管活命。

豆荚体式 ( P 和 V 基因 ) ：豆荚是否容易食用（如甜豆）取决于两个基因—— P 基因编码一种细胞间信号肽，其突变导致豆荚穷乏硬化层；V 基因调控豆荚木质化。总共"无硬化层"突变体皆在该基因上游插入了一段"关闭信号"，扼制了基因抒发。这解释了为什么豆荚硬化发扬为双基因遗传，因为两个孤苦的生物学进程共同决定这一性状。值得一提的是，当代甜豆、嫩荚豌豆恰是靠这两个基因的"双重突变"扫尾了可食用豆荚的育种主见。

花的位置 ( Fa 基因 ) ：野生型豌豆的花滋长在叶腋处（腋生），但突变体花会簇生在茎尖端（顶生）。筹商发现，这是由于 PsCIK2/3 基因上一个轻飘片断缺失，导致卵白功能丧失，茎尖端分生组织发育荒谬。复杂的是，某些佩带 fa 突变的植株仍发扬平时。进一步筹商发现，另一个基因 Mfa 不错扼制 fa 的表型。这也解释了相似的突变在不同遗传配景下可能有不同发扬。

教科书有了新履行

2025 年的这项筹商不仅解答了 160 年前的遗传学谜题，更为翌日的基础筹商和农业应用设备了新标的。

除了解答孟德尔的经典问题，这项筹商还探索了更复杂的数目性状，如产量、抗病性等。这些性状往往由多个基因共同适度，受环境影响更大。

一方面，传统育种依赖多数杂交和表型弃取，耗时吃力。这项筹商提供的基因象征和机制表露将加快育种程度。比如，通过退换特定基因或可培育豆荚更软的品种，或改造种子淀粉含量，兴奋不同加工需求；某些基因影响种子大小、每荚种子数目及单株产量，也为培育高家具种提供了标的。

另一方面，这项最新筹商也将进一步细化、引申联系的生物学教学履行。孟德尔的豌豆实验是生物学教悔的经典案例，但恒久以来，磨真金不怕火只可论述性状的遗传限定，无法展示背后的分子机制。这项筹商遵循将豌豆的宏不雅表型与微不雅基因调控一语气了起来，成为现存教科书履行的伏击补充——磨真金不怕火不错向学生解释 DNA 序列的轻飘变化是怎么影响孟德尔所不雅察到的豌豆性状的不同。

翌日标的

尽管获取了要紧糟蹋，科学家仍在论文中明确指出豌豆遗传筹商的翌日标的。比如，需要通过引入新一代测序本事，更全面地贯通大限制结构变异和转座子对性状的影响，并久了贯通复杂遗传机制；如要成立高效的遗传操作平台，需构建进修的豌豆遗传移动系统和靶向基因剪辑器用，扫尾对关节基因的精确操作和功能考证；或将豌豆筹商中发现的伏击基因和调控机制，施行应用于其他豆类以致更庸俗的农作物育种中，助力分子狡计育种和农业可握续发展。

参考文件

[ 1 ] Feng, C., Chen, B., Hofer, J. et al. Genomic and genetic insights into Mendel ’ s pea genes. Nature ( 2025 ) .  

[ 2 ] 商周 .《孟德尔传：被冷漠的巨东说念主》 [ M ] . 湖南科学本事出书社 ,2022.

运筹帷幄制作

出品丨科普中国

作家丨李娟 生命科学专科博士

监制丨中国科普博览

责编丨一诺

审校丨徐来 林林

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