花生作为豆科作物,是优质食用油的主要来源之一,为重要的经济作物。世界上种植花生的国家有100多个,亚洲最为普遍,主要生产国中以中国和印度栽培面积和生产量最大。花生的营养价值丰富,蛋白质含量高达26%,相当于小麦的两倍,且花生中的蛋白质更容易被人体吸收利用。为获得高蛋白的营养食品,花生生产以油用为主逐步向食用方向发展。然而对于一小部分人群而言,花生中特定蛋白质可引发人体过敏。当人体免疫系统误把花生蛋白当做抗原威胁时,会激发过敏反应。花生过敏是一种严重且经常危及生命的健康问题,为了理解和表征与人类过敏有关的这些蛋白质,已经投入了大量的研究工作,然而花生基因组的复杂性阻碍了在花生全基因组中对过敏原蛋白的全面鉴定与分析。本研究综合使用生物信息学的分析工作流程,对两个栽培种花生品种的过敏原蛋白进行了全面的鉴定与分子进化分析。综合检索过敏原数据库,汇总到17种医学命名或评议的花生过敏原,分别为Ara h 1,Ara h 2,Ara h 3,Ara h 5,Ara h 6,Ara h 7,Ara h 8,Ara h 9,Ara h 10,Ara h 11,Ara h 12,Ara h 13,Ara h 14,Ara h 15,Ara h 16,Ara h 17和Agglutinin。这17种花生过敏原归属于7个蛋白质家族,分别为Lectin＿leg B(PF00139)、Cupin＿1(PF00190)、Tryp＿alpha＿amyl(PF00234)、Profilin(PF00235)、Gamma-thionin(PF00304)、Bet＿v＿1(PF00407)和Oleosin(PF01277)。基于基因组,本研究鉴定到了更多编码花生过敏原蛋白的基因,疏枝亚种品种鉴定到93个基因,密枝亚种品种鉴定到87个基因,比先前鉴定的基因要多一倍;基于转录组,我们发现不同花生过敏原蛋白家族的基因表达具有明显的组织特异性,除了在种子中表达最高外,其它组织部位也有一定表达,说明除了种子是过敏原,其它组织也具有潜在引发过敏的能力;基于免疫线性表位预测,我们将Cupin＿1(PF00190)、Tryp＿alpha＿amyl(PF00234)定义为主要的花生过敏原蛋白家族,将Ara h 1、Ara h 2、Ara h 3、Ara h 6定义为主要的花生过敏原种类;分子进化研究表明,编码花生过敏原蛋白的基因在花生基因组中通过基因组加倍增加数目,部分基因还经历基因重复扩增事件增加更多拷贝数目,基因的多拷贝可能使得表达量增加,表达量的增加又使蛋白的致敏性增强。总之,本研究综合利用生物信息学、比较基因组学和分子进化学等手段对栽培种花生的过敏原蛋白进行了全面的鉴定与分子进化研究,旨在为选择育种或基因编辑等定向遗传修饰的方法来减少这些蛋白质的潜在有害作用提供参考价值,对花生培育和过敏原蛋白分子生物学研究提供帮助。