東北地理所在東北大豆油脂和蛋白含量?jī)?yōu)異單倍型發(fā)掘方面取得進(jìn)展
大豆（Glycine max (L.) Merr.）是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和糧油兼用作物，其種子油脂含量（SOC）和蛋白質(zhì)含量（SPC）是決定其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵性狀，不僅為人類提供優(yōu)質(zhì)食用油和植物蛋白，還廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和畜牧養(yǎng)殖。然而，東北大豆普遍存在高油脂、低蛋白的特性，且油脂和蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，這給常規(guī)育種同時(shí)改良兩個(gè)性狀帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此，解析東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳基礎(chǔ)，發(fā)掘相關(guān)優(yōu)異單倍型和候選基因，對(duì)通過分子育種技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)大豆新品種具有重要意義。
近日，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所大豆分子設(shè)計(jì)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馮獻(xiàn)忠研究員團(tuán)隊(duì)，針對(duì)東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳調(diào)控機(jī)制開展深入研究。團(tuán)隊(duì)利用340份中國(guó)不同產(chǎn)區(qū)的大豆種質(zhì)資源，在長(zhǎng)春和九臺(tái)兩個(gè)地點(diǎn)的四個(gè)環(huán)境下開展田間試驗(yàn)，采用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、單倍型分析、QTL定位和候選基因篩選相結(jié)合的綜合基因組學(xué)策略，系統(tǒng)解析了東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳結(jié)構(gòu)。通過對(duì)多環(huán)境表型數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，鑒定出105個(gè)與油脂含量顯著關(guān)聯(lián)的SNPs和59個(gè)與蛋白質(zhì)含量顯著關(guān)聯(lián)的SNPs，其中3個(gè)SNPs同時(shí)調(diào)控兩個(gè)性狀且效應(yīng)方向一致。研究還發(fā)現(xiàn)15個(gè)單倍型塊，其等位基因數(shù)在2-4個(gè)之間，分別調(diào)控油脂含量（16.68-21.15%）和蛋白質(zhì)含量（38.63-42.69%）的表型變異。
340份大豆種質(zhì)中SOC與SPC性狀值比較及相關(guān)性分析
基于連鎖不平衡分析界定的基因組區(qū)間，團(tuán)隊(duì)共鑒定出17個(gè)穩(wěn)定QTL位點(diǎn)，其中qSOC1、qSPC1、qSOC9、qSOC_SPC15.1和qSOC_SPC15.2為首次報(bào)道的新位點(diǎn)。通過功能注釋、轉(zhuǎn)錄組分析、序列變異檢測(cè)和單倍型分析等多輪篩選，從17個(gè)QTL區(qū)間的353個(gè)基因中，優(yōu)先篩選出80個(gè)調(diào)控油脂、蛋白含量的候選基因，這些基因的單倍型等位基因數(shù)在2-8個(gè)之間，可使油脂含量在15.98-21.23%、蛋白質(zhì)含量在37.69%-43.30%范圍內(nèi)變化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其中12個(gè)基因在高低緯度大豆群體中存在明顯的分化選擇特征，它們通過調(diào)控甾醇合成、氨基酸運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵代謝過程，塑造了東北大豆獨(dú)特的品質(zhì)特性，是解釋不同緯度大豆油脂和蛋白含量差異的核心基因。該研究不僅揭示了東北大豆油脂和蛋白含量的復(fù)雜遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，還提供了一批可直接用于分子育種的穩(wěn)定QTL、優(yōu)異單倍型和候選基因，為打破油脂和蛋白質(zhì)含量的負(fù)相關(guān)關(guān)系、培育兼顧高油高蛋白的東北大豆新品種提供了重要基因資源和技術(shù)支撐。
研究成果近期發(fā)表在植物學(xué)國(guó)際期刊Frontiers in Plant Science 上。東北地理所卜默然博士為第一作者，馮獻(xiàn)忠研究員和Javaid Akhter Bhat副研究員為共同通訊作者。研究得到三江實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（SJ2025003）、國(guó)家生物育種重大專項(xiàng)（2023ZD04032）、國(guó)家自然科學(xué)基金（32488102、U21A20215）和吉林省重點(diǎn)項(xiàng)目（2025JLGJ0009NC）等聯(lián)合資助。
論文信息：
Moran Bu, Ye Zhang, Weitao Xu, Yanhua Li, Hui Yu, Yaohua Zhang, Suxin Yang, Javaid Akhter Bhat and Xianzhong Feng. Genome-wide detection of superior haplotypes for seed oil and protein content in Northeast China soybean (Glycine max L.) germplasm. Frontiers in Plant Science, 2026, 17:1767299.
附件下載：
吉公網(wǎng)安備22017302000214號(hào)
