◆中國的大豆對外依存度超過80%，如何讓國內的大豆更高產(chǎn)更具抗性、更好地滿足國內需求是一個亟待攻克的課題

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

◆多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗病性強、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢。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，國際植物學領域頂尖期刊《自然—植物》在線發(fā)表了山東科研團隊一重要研究成果——經(jīng)過長期科研攻關，山東農業(yè)大學張大健教授團隊找到了這一被視為選育大豆高產(chǎn)優(yōu)質新品種的有效基因靶點的關鍵“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，首次構建多年生野生大豆泛基因組。

《自然—植物》是《自然》學術期刊系列的成員之一，是《自然》跨學科模式而推出的首個專注于植物學各領域優(yōu)秀研究成果的期刊，主要發(fā)表植物學各個領域，以及有關植物與其外部世界交互影響的最有價值的研究成果，并探究植物學的前沿研究在社會和政治上的影響。

論文截圖

種子是農業(yè)的“芯片”，種源安全關系國家安全。

大豆，重要的糧油、飼料兼用作物，多次寫入中央一號文件。

近年來，我國大豆進口量持續(xù)增長，對外依存度超過80%，嚴重威脅我國糧食安全，其種質培育和改良工作迫在眉睫。

我們日常種植的栽培大豆原產(chǎn)中國，由祖先野生大豆長期定向選擇、改良馴化而成，但在長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)生嚴重的遺傳瓶頸效應，極大限制了栽培大豆產(chǎn)量提高與品質改良。

野生大豆與栽培大豆

野生大豆是栽培大豆進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，世界各國科研人員已經(jīng)發(fā)表了多個大豆Soja亞屬中代表性大豆種質資源參考基因組，并構建了高質量的基于圖形結構泛基因組。

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、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢。但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，一直未有科研團隊構建高質量染色體級別的參考基因組。

張大健教授指導學生實驗

張大健教授團隊在世界范圍內選取了5個具有代表性的Glycine品種（分別為Glycine亞屬中A、B、C、D、F基因組型代表）和1個自然形成的異源四倍體（AADD）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。鑒定出109,827個多年生大豆中的非冗余基因位點， 并發(fā)現(xiàn)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。

多年生野生大豆基因組解析

這項成果首次構建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(chuàng)制大豆高產(chǎn)優(yōu)質新品種提供了有效的基因靶點。

“這一研究不僅解析了大豆進化歷程，并且高效準確挖掘了大豆基因組的結構變異，為大豆的遺傳基礎解析、馴化性狀調控基因挖掘及大豆種質創(chuàng)新提供重要的數(shù)據(jù)支撐。”國家自然科學基金杰出青年科學基金獲得者、大豆遺傳育種學家孔凡江說。

結合前期研究內容，針對已發(fā)掘品質和產(chǎn)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(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，表現(xiàn)良好。（ 劉一穎 王桂利）