栽培烟草（Nicotiana tabacum ）是由林烟草（N. Sylvestris，S亚基因组）和绒毛状烟草（N. Tomentosiformis，T亚基因组）在约20万年前杂交形成的异源四倍体。历经茄科的三倍化事件和该异源四倍化事件，栽培烟草基因组经历了多次扩张、几乎所有基因都有2-6个拷贝。独特的演化历史造就了栽培烟草丰富的次生代谢产物、表型多样性和庞大的生物量，使其成为了遗传学研究的经典模式植物、合成生物学的重要底盘植物和全球重要的经济作物。然而林烟草和绒毛烟草分化时间较短、染色体序列相似度程度很高，多倍体形成后同源染色体是如何准确联会确保减数分裂的顺利进行的？同一基因的多个拷贝的剂量效应是如何调节的？它们又是如何协同调控复杂性状变异的？在多倍体作物遗传改良中如何应对和利用多拷贝基因带来的性状遗传调控复杂性，实现多倍体作物高效快速改良？这一系列科学问题长期困扰着植物学、数量遗传学和作物遗传育种等多个领域，已经连续多年成为了几个领域共同关注和交叉研究的前言热点。
近日，中国农业科学院烟草研究烟草种质资源与生物育种创新团队联合北京生命科技研究院、中国科学院植物研究所、中国农业科学院深圳基因组研究所、丹麦奥胡斯大学、菲律宾国际水稻所等多家科研机构，在国际顶尖期刊《自然·遗传学》（Nature Genetics）发表题为“ The genome and GeneBank genomics of allotetraploid Nicotiana tabacum provide insights into genome evolution and complex trait regulation”的研究论文。该研究首次绘制了栽培烟草及其祖先种的完美基因组图谱，解析了亚基因组演化与同源基因表达调控机制，构建了全球最大规模的烟草种质资源基因组变异图谱和基因型-表型关联育种导航图谱，发现了调控叶型发育的关键基因和育种过程中表型和基因组的演化规律，该研究奠定了烟草智慧育种的基础，为小麦、棉花等多倍体作物的基因组设计育种提供了思路和基因资源。
该项研究成果是首篇在国际顶尖期刊《自然·遗传学》（Nature Genetics）上发表的烟草复杂性状调控和遗传改良论文，得到了编辑和专家的高度认可。审稿专家认为：“这项研究不仅为烟草遗传学研究和复杂性状的遗传改良提供了路线图，更建立了多倍体作物研究的范本，将加速多倍体作物的设计育种进程”。
