東北地理所在東北大豆油脂和蛋白含量優異單倍型發掘方面取得進展
大豆（Glycine max (L.) Merr.）是我國重要的經濟作物和糧油兼用作物，其種子油脂含量（SOC）和蛋白質含量（SPC）是決定其經濟價值的關鍵性狀，不僅為人類提供優質食用油和植物蛋白，還廣泛應用于工業生產和畜牧養殖。然而，東北大豆普遍存在高油脂、低蛋白的特性，且油脂和蛋白質含量呈顯著負相關，這給常規育種同時改良兩個性狀帶來了巨大挑戰。因此，解析東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳基礎，發掘相關優異單倍型和候選基因，對通過分子育種技術培育優質高產大豆新品種具有重要意義。
近日，中國科學院東北地理與農業生態研究所大豆分子設計育種重點實驗室馮獻忠研究員團隊，針對東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳調控機制開展深入研究。團隊利用340份中國不同產區的大豆種質資源，在長春和九臺兩個地點的四個環境下開展田間試驗，采用全基因組關聯分析（GWAS）、單倍型分析、QTL定位和候選基因篩選相結合的綜合基因組學策略，系統解析了東北大豆油脂和蛋白含量的遺傳結構。通過對多環境表型數據的聯合分析，鑒定出105個與油脂含量顯著關聯的SNPs和59個與蛋白質含量顯著關聯的SNPs，其中3個SNPs同時調控兩個性狀且效應方向一致。研究還發現15個單倍型塊，其等位基因數在2-4個之間，分別調控油脂含量（16.68-21.15%）和蛋白質含量（38.63-42.69%）的表型變異。
340份大豆種質中SOC與SPC性狀值比較及相關性分析
基于連鎖不平衡分析界定的基因組區間，團隊共鑒定出17個穩定QTL位點，其中qSOC1、qSPC1、qSOC9、qSOC_SPC15.1和qSOC_SPC15.2為首次報道的新位點。通過功能注釋、轉錄組分析、序列變異檢測和單倍型分析等多輪篩選，從17個QTL區間的353個基因中，優先篩選出80個調控油脂、蛋白含量的候選基因，這些基因的單倍型等位基因數在2-8個之間，可使油脂含量在15.98-21.23%、蛋白質含量在37.69%-43.30%范圍內變化。進一步研究發現，其中12個基因在高低緯度大豆群體中存在明顯的分化選擇特征，它們通過調控甾醇合成、氨基酸運輸等關鍵代謝過程，塑造了東北大豆獨特的品質特性，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雜遺傳調控網絡，還提供了一批可直接用于分子育種的穩定QTL、優異單倍型和候選基因，為打破油脂和蛋白質含量的負相關關系、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支撐。
研究成果近期發表在植物學國際期刊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。研究得到三江實驗室項目（SJ2025003）、國家生物育種重大專項（2023ZD04032）、國家自然科學基金（32488102、U21A20215）和吉林省重點項目（2025JLGJ0009NC）等聯合資助。
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.
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