山东农大科研团队找回大豆“走失”的基因

　　北京时间3月15日，国际植物学领域著名期刊《自然—植物》（Nature Plants）在线发表了来自山东农业大学张大健教授团队的研究成果。经过长期科研攻关，张大健课题组在大豆基因组研究领域取得新突破，团队解析了大豆进化历程，高效准确挖掘了大豆基因组的结构变异，拓宽了分子育种可利用的基因资源，为大豆遗传基础解析、驯化性状调控基因挖掘及种质创新提供了重要的理论支撑。

　　大豆是我国重要的粮油饲兼用作物，在国民经济发展中具有重要的战略地位。近年来，我国大豆产量徘徊不前，进口量持续增长，对外依存度超过80%，严重威胁我国粮食安全，其种质改良和育种工作迫在眉睫。

　　“我们所吃的大豆通常称为栽培大豆，由野生大豆驯化而来，在长期驯化和改良的过程中，只有少量的基因资源被选择用于育种，产生了严重的遗传驯化瓶颈效应，极大地限制了我国栽培大豆的产量提高和品质改良。”据论文通讯作者张大健教授介绍，根据科学估算，相对于多年生野生大豆，栽培大豆在驯化过程中遗失了约70%的基因资源，经过多年科研攻关，他们团队最终找到了这一被视为选育大豆高产优质新品种的有效基因靶点的关键“70%”。

　　大豆在分类学上属于豆科大豆属，该属分为Glycine和Soja两个亚属。Soja亚属分为一年生野生大豆和一年生栽培大豆，而Glycine亚属为多年生野生大豆。野生大豆是栽培大豆进行性状改良的重要遗传资源。相较于一年生野生大豆，多年生野生大豆具有遗传多样性丰富，抗性强、耐旱以及耐热等优势，其丰富的遗传变异为重要农艺性状的挖掘和育种提供了宝贵的资源。不过由于多年生野生大豆基因组庞大、重复序列多和高度杂合等特性，一直缺乏高质量染色体级别的参考基因组。

　　该研究中，张大健教授团队在全世界范围内选取了5个具有代表性的二倍体多年生野生大豆和1个自然形成的异源四倍体多年生大豆进行了全基因组测序；综合利用二代、三代、Hi-C等测序技术，组装得到了染色体级别的高质量参考基因组，首次构建了Glycine泛基因组，并鉴定出109,827个多年生大豆中的非冗余基因位点，发现其中70%的基因位点在Soja亚属中丢失，为大豆育种提供了丰富的遗传多样性基础。该成果首次构建Glycine大豆亚属基因组，是多年生野生作物资源研究的重要突破，填补了Glycine大豆亚属基因组的空白，为创制大豆高产优质新品种提供了有效的基因靶点。

　　张大健教授表示，近年来，随着分子生物学技术的不断发展进步，越来越多的证据显示，大片段的结构变异广泛存在于作物基因组内，且影响着许多重要的农艺性状。本研究通过建立两个亚属基因组的共线性关系，鉴定出183个大片段基因组结构变异，这些变异影响着大豆开花时间、抗病性、抗逆性等重要的表型特征，准确解析这些结构变异对于显著提高大豆产量、改良大豆品质等农艺性状具有重要意义。

　　据了解，结合前期研究内容，针对已发掘品质和产量的重要基因，该研究团队利用分子标记辅助技术，已选育出适宜黄淮海地区种植的高产高油大豆品种，目前已参加山东省大豆区域试验，表现良好。

　　【泰安日报社·最泰安全媒体记者 杨丽宁 】