俗語說：“寧可食無肉，不可食無豆?！贝蠖故莾?yōu)質(zhì)的植物蛋白資源，也是健康的食用植物油源。我國是大豆的原產(chǎn)地，種植和消費(fèi)歷史悠久。然而，我國大豆需求長期依賴進(jìn)口滿足。2020-2023年，我國年均大豆進(jìn)口量超9000萬噸，對(duì)外依存度超80%，“卡脖子”問題十分突出。2024年中央一號(hào)文件提出鞏固大豆擴(kuò)種成果，支持發(fā)展高油高產(chǎn)品種。因此，振興國內(nèi)大豆生產(chǎn)，提高大豆自給率對(duì)維護(hù)我國糧食安全意義重大。

大豆百粒重是影響大豆產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀，野生大豆百粒重只有5克左右，但人類選擇和培育的栽培豆百粒重可達(dá)20克。解析大豆百粒重分子遺傳基礎(chǔ)、發(fā)掘主效遺傳位點(diǎn)和關(guān)鍵候選基因，對(duì)大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種和改良具有重要意義。

近日，廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所（以下簡稱省科學(xué)院南繁種業(yè)所）王振宇教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家大豆改良中心趙團(tuán)結(jié)教授團(tuán)隊(duì)，開展大豆百粒重遺傳位點(diǎn)和馴化基因研究。團(tuán)隊(duì)通過對(duì)兩個(gè)大豆群體開展百粒重性狀調(diào)查，結(jié)合群體測序發(fā)掘的SNP數(shù)據(jù)，利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）等方法，發(fā)掘調(diào)控大豆百粒重的遺傳位點(diǎn)（QTL）和目標(biāo)基因。

在第一個(gè)群體中共發(fā)掘6個(gè)QTL與大豆百粒重顯著關(guān)聯(lián)。其中4號(hào)染色體上的大豆百粒重主效QTL同時(shí)被上述兩個(gè)群體同時(shí)定位到，暗示其穩(wěn)定性和可靠性。為進(jìn)一步發(fā)掘此QTL中目標(biāo)候選基因，結(jié)合其候選區(qū)域連鎖不平衡分析，基因功能分析以及表達(dá)模式分析，篩選出細(xì)胞色素P450（Cytochrome P450）基因GmCYP82C4為最終候選基因，且其啟動(dòng)子中的序列變異與大豆百粒重顯著關(guān)聯(lián)。

因此，基于GmCYP82C4內(nèi)部的序列變異，在第二個(gè)群體中（包含野生豆、地方品種、育成品種共345份材料）進(jìn)行了單倍型分析。研究發(fā)現(xiàn)，共有8種GmCYP82C4單倍型（Hap1-8）被發(fā)現(xiàn)，其中優(yōu)異單倍型Hap2（平均百粒重18.27）在地方品種（92.4%）和栽培品種（74.1%）中的占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其在野生豆中的占比（33.3%），表明GmCYP82C4基因在大豆馴化改良過程中可能也被選擇了。進(jìn)一步基于基因組數(shù)據(jù)對(duì)GmCYP82C4及上下游區(qū)間進(jìn)行遺傳多樣性與分子進(jìn)化分析，再次證明GmCYP82C4在大豆馴化改良過程被強(qiáng)烈選擇。該研究發(fā)掘的調(diào)控大豆百粒重的QTL和馴化基因GmCYP82C4，可為大豆高產(chǎn)育種提供遺傳資源和基因資源。

GmCYP82C4單倍型分析及馴化選擇分析

相關(guān)研究成果發(fā)表于Theoretical And Applied Genetics（中科院1區(qū)Top）期刊，廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)所李陽博士為該論文的第一作者，王振宇教授和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)趙團(tuán)結(jié)教授為該論文的通訊作者。廣州大學(xué)孔凡江教授為此研究提供了寶貴種質(zhì)資源。該研究得到了廣東省科學(xué)院發(fā)展專項(xiàng)、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和湛江市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)引育“領(lǐng)航計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。

供稿：省科學(xué)院南繁種業(yè)所

撰稿：李陽

審稿：黃丹??陳美豪??王振宇

校稿：徐超??肖捷?章震