山東農大科研團隊找回大豆“走失”的基因

　　北京時間3月15日，國際植物學領域著名期刊《自然—植物》（Nature Plants）在線發表了來自山東農業大學張大健教授團隊的研究成果。經過長期科研攻關，張大健課題組在大豆基因組研究領域取得新突破，團隊解析了大豆進化歷程，高效準確挖掘了大豆基因組的結構變異，拓寬了分子育種可利用的基因資源，為大豆遺傳基礎解析、馴化性狀調控基因挖掘及種質創新提供了重要的理論支撐。

　　大豆是我國重要的糧油飼兼用作物，在國民經濟發展中具有重要的戰略地位。近年來，我國大豆產量徘徊不前，進口量持續增長，對外依存度超過80%，嚴重威脅我國糧食安全，其種質改良和育種工作迫在眉睫。

　　“我們所吃的大豆通常稱為栽培大豆，由野生大豆馴化而來，在長期馴化和改良的過程中，只有少量的基因資源被選擇用于育種，產生了嚴重的遺傳馴化瓶頸效應，極大地限制了我國栽培大豆的產量提高和品質改良。”據論文通訊作者張大健教授介紹，根據科學估算，相對于多年生野生大豆，栽培大豆在馴化過程中遺失了約70%的基因資源，經過多年科研攻關，他們團隊最終找到了這一被視為選育大豆高產優質新品種的有效基因靶點的關鍵“70%”。

　　大豆在分類學上屬于豆科大豆屬，該屬分為Glycine和Soja兩個亞屬。Soja亞屬分為一年生野生大豆和一年生栽培大豆，而Glycine亞屬為多年生野生大豆。野生大豆是栽培大豆進行性狀改良的重要遺傳資源。相較于一年生野生大豆，多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗性強、耐旱以及耐熱等優勢，其豐富的遺傳變異為重要農藝性狀的挖掘和育種提供了寶貴的資源。不過由于多年生野生大豆基因組龐大、重復序列多和高度雜合等特性，一直缺乏高質量染色體級別的參考基因組。

　　該研究中，張大健教授團隊在全世界范圍內選取了5個具有代表性的二倍體多年生野生大豆和1個自然形成的異源四倍體多年生大豆進行了全基因組測序；綜合利用二代、三代、Hi-C等測序技術，組裝得到了染色體級別的高質量參考基因組，首次構建了Glycine泛基因組，并鑒定出109,827個多年生大豆中的非冗余基因位點，發現其中70%的基因位點在Soja亞屬中丟失，為大豆育種提供了豐富的遺傳多樣性基礎。該成果首次構建Glycine大豆亞屬基因組，是多年生野生作物資源研究的重要突破，填補了Glycine大豆亞屬基因組的空白，為創制大豆高產優質新品種提供了有效的基因靶點。

　　張大健教授表示，近年來，隨著分子生物學技術的不斷發展進步，越來越多的證據顯示，大片段的結構變異廣泛存在于作物基因組內，且影響著許多重要的農藝性狀。本研究通過建立兩個亞屬基因組的共線性關系，鑒定出183個大片段基因組結構變異，這些變異影響著大豆開花時間、抗病性、抗逆性等重要的表型特征，準確解析這些結構變異對于顯著提高大豆產量、改良大豆品質等農藝性狀具有重要意義。

　　據了解，結合前期研究內容，針對已發掘品質和產量的重要基因，該研究團隊利用分子標記輔助技術，已選育出適宜黃淮海地區種植的高產高油大豆品種，目前已參加山東省大豆區域試驗，表現良好。

　　【泰安日報社·最泰安全媒體記者 楊麗寧 】