2014年3月3日，来自中国农业科学院油料作物研究所、深圳华大基因研究院以及哥本哈根大学等多家单位的科研人员成功破译了芝麻基因组，这是继大豆之后破译的第二个可食用大宗油料作物基因组。芝麻基因组测序与分析的完成，对研究芝麻油脂合成以及芝麻素抗衰老功能性成分的合成机制提供了新思路，为植物进化和比较生物学研究提供了宝贵的遗传资源。研究成果已于国际著名刊物《基因组生物学》（Genome Biology）上在线发表（http://genomebiology.com/2014/15/2/R39/abstract）。
芝麻被称作油料作物种子中的“女王”，属于唇形目胡麻科，拥有较高的含油量，在热带和亚热带地区普遍被作为油料和蛋白质的重要来源。在中国、日本和其它东亚国家，芝麻一直被视为传统上的健康食物。芝麻中的抗氧化成分已经被药理学家们发现，并在降低血脂和胆固醇水平上发挥其潜在的药理特性。此外，较高含油量和较小的基因组，使芝麻成为研究油脂合成的重要物种。
研究人员对遗传型为“13号种子”芝麻进行了基因组组装，得到大小为337Mb高质量的基因组序列，包含大约27148个基因。研究还发现芝麻油脂合成基因总数虽然较少，但与油脂分子转运有关的基因LTP1较大豆等发生了显著扩张，达34个，其中29个呈串联重复的形式分布在4个基因簇中，这些基因90%具有种子表达活性。同时，与油脂降解有关的基因LOX和LAH却显著收缩。研究人员认为这些油脂基因家族尤其是类型I油脂运输基因的扩增，油脂降解相关基因家族的收缩导致了在芝麻中油脂含量明显高于大豆中的含量。
研究人员还发现，芝麻含油量的差异与油脂相关基因的高遗传多样性有关。含油量在48.6%-59.8%范围内变化的选自12个国家的29种芝麻，它们的重测序数据表明芝麻含油量的差异主要产生于籽粒发育早期（10天左右）基因表达的差异，在芝麻三酰甘油合成的最后一步中，PDAT途径的差异，对芝麻含油量高低的形成具有重要影响。
之前的研究报道普遍认为含TIR结构的NBS抗病基因存在于双子叶植物中。但研究人员在本项目中发现，在芝麻基因组中TIR结构却完全丢失，这是在全基因组水平发现的第一个完全缺失TIR结构的物种，为研究植物抗病基因进化提供了新范例。此外，研究人员推断在唇形目或者菊类植物中抗病基因的进化可能更复杂。
芝麻油的保存期明显长于其他食用油，原因在于芝麻中所含的一种特殊物质——芝麻素。这种物质能够增加油质的稳定性，并且芝麻素具有很强的抗氧化性，目前临床已证实具有治疗癌症及心血管疾病等功效。芝麻素的合成涉及到两个关键的编码基因DIR和PSS,通过11个物种的比较分析，研究人员在芝麻和西红柿中发现了DIR同系物，但PSS同系物仅存在于芝麻中，这同时也体现了芝麻特定产物的遗传基础。