◆中國(guó)的大豆對(duì)外依存度超過80%，如何讓國(guó)內(nèi)的大豆更高產(chǎn)更具抗性、更好地滿足國(guó)內(nèi)需求是一個(gè)亟待攻克的課題

◆栽培大豆在長(zhǎng)期馴化和改良過程中，約有70%基因資源丟失，產(chǎn)生嚴(yán)重的遺傳瓶頸效應(yīng)，極大限制了栽培大豆產(chǎn)量提高與品質(zhì)改良

◆多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗病性強(qiáng)、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)這一研究成果，人類首次獲得多年生野生大豆高精度基因組圖譜

15日凌晨，國(guó)際植物學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊《自然—植物》在線發(fā)表了山東科研團(tuán)隊(duì)一重要研究成果——經(jīng)過長(zhǎng)期科研攻關(guān)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張大健教授團(tuán)隊(duì)找到了這一被視為選育大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種的有效基因靶點(diǎn)的關(guān)鍵“70%”。

根據(jù)這一研究成果，人類首次獲得多年生野生大豆高精度基因組圖譜，首次構(gòu)建多年生野生大豆泛基因組。

《自然—植物》是《自然》學(xué)術(shù)期刊系列的成員之一，是《自然》跨學(xué)科模式而推出的首個(gè)專注于植物學(xué)各領(lǐng)域優(yōu)秀研究成果的期刊，主要發(fā)表植物學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，以及有關(guān)植物與其外部世界交互影響的最有價(jià)值的研究成果，并探究植物學(xué)的前沿研究在社會(huì)和政治上的影響。

論文截圖

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種源安全關(guān)系國(guó)家安全。

大豆，重要的糧油、飼料兼用作物，多次寫入中央一號(hào)文件。

近年來，我國(guó)大豆進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)外依存度超過80%，嚴(yán)重威脅我國(guó)糧食安全，其種質(zhì)培育和改良工作迫在眉睫。

我們?nèi)粘７N植的栽培大豆原產(chǎn)中國(guó)，由祖先野生大豆長(zhǎng)期定向選擇、改良馴化而成，但在長(zhǎng)期馴化和改良過程中，僅有少量基因資源被選擇用于育種，約有70%基因資源丟失，產(chǎn)生嚴(yán)重的遺傳瓶頸效應(yīng)，極大限制了栽培大豆產(chǎn)量提高與品質(zhì)改良。

野生大豆與栽培大豆

野生大豆是栽培大豆進(jìn)行性狀改良的重要遺傳資源。大豆屬于豆科，大豆屬，該屬分為Glycine和Soja兩個(gè)亞屬。

Soja亞屬為一年生大豆，包括一年生野生大豆和一年生栽培大豆。前期，世界各國(guó)科研人員已經(jīng)發(fā)表了多個(gè)大豆Soja亞屬中代表性大豆種質(zhì)資源參考基因組，并構(gòu)建了高質(zhì)量的基于圖形結(jié)構(gòu)泛基因組。

Glycine亞屬為多年生大豆，包括多年生野生大豆和多年生栽培大豆。相比較一年生野生大豆，多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗病性強(qiáng)、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢(shì)。但由于多年生野生大豆基因組龐大、重復(fù)序列多和高度雜合等特性，一直未有科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建高質(zhì)量染色體級(jí)別的參考基因組。

張大健教授指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)

張大健教授團(tuán)隊(duì)在世界范圍內(nèi)選取了5個(gè)具有代表性的Glycine品種（分別為Glycine亞屬中A、B、C、D、F基因組型代表）和1個(gè)自然形成的異源四倍體（AADD）多年生大豆進(jìn)行了全基因組測(cè)序。綜合利用二代、三代、Hi-C等測(cè)序技術(shù)，組裝得到了染色體級(jí)別的高質(zhì)量參考基因組，首次構(gòu)建了Glycine泛基因組。鑒定出109,827個(gè)多年生大豆中的非冗余基因位點(diǎn)， 并發(fā)現(xiàn)其中70%的基因位點(diǎn)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(chǔ)。

多年生野生大豆基因組解析

這項(xiàng)成果首次構(gòu)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(bǔ)了Glycine大豆亞屬基因組的空白，為創(chuàng)制大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種提供了有效的基因靶點(diǎn)。

“這一研究不僅解析了大豆進(jìn)化歷程，并且高效準(zhǔn)確挖掘了大豆基因組的結(jié)構(gòu)變異，為大豆的遺傳基礎(chǔ)解析、馴化性狀調(diào)控基因挖掘及大豆種質(zhì)創(chuàng)新提供重要的數(shù)據(jù)支撐。”國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金獲得者、大豆遺傳育種學(xué)家孔凡江說。

結(jié)合前期研究?jī)?nèi)容，針對(duì)已發(fā)掘品質(zhì)和產(chǎn)量的重要基因，該研究團(tuán)隊(duì)利用分子標(biāo)記輔助技術(shù)，已選育出適宜黃淮海地區(qū)種植的高產(chǎn)高油大豆品種，目前已參加山東省大豆區(qū)域試驗(yàn)，表現(xiàn)良好。（ 劉一穎 王桂利）