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大豆産量與品質的協同調控研究取得重要進展

  大豆馴化起源于中國,隨後廣泛傳播于世界各地,爲人類提供了主要的植物油和蛋白資源,是世界性的重要糧食經濟作物。隨著世界人口的增加和飲食結構的改變,全球對大豆消費需求逐年增加,進一步提高大豆單産和品質對于保障世界大豆生産具有重要意義。 

 

  野生大豆籽粒小、含油量低、蛋白质含量高;而经过驯化的栽培大豆通常籽粒大、含油量高、蛋白质含量低。在大豆驯化和改良过程中,这些产量和品质性状的改变是否可能由单基因的协同控制完成还不清楚。近日,中國科學院遗传与发育生物学研究所、浙江大学、福建农林大学、美国伊利诺伊大学等多家研究团队合作,发表了题为“Simultaneous changes in seed size, oil content, and protein content driven by selection of SWEET homologues during soybean domestication”的研究論文,發現GmSWEET10aGmSWEET10b可協同調控大豆種子大小、含油量和蛋白含量,在大豆馴化改良中起到了關鍵作用。 

 

  本研究首先利用基因組學、生物信息學和分子遺傳學相結合的方法,發現了GmSWEET10aGmSWEET10b可協同調控大豆種子大小、含油量和蛋白含量。群體遺傳學發現,GmSWEET10aGmSWEET10b發生了漸進式的變異和人工選擇。其中,GmSWEET10a在大豆馴化過程中受到強烈選擇,使栽培品種的籽粒變大、含油量提高、蛋白質含量降低;GmSWEET10b的馴化和完成選擇的程度滯後于GmSWEET10a,目前還沒有完成最優基因型的固定。分子機制解析表明,GmSWEET10aGmSWEET10b協同調控種子大小、含油量和蛋白質含量是通過運輸蔗糖簣D禾牵瑥亩改變種皮向胚的糖分配實現的(圖)。未來針對上述兩個基因,尤其是GmSWEET10b的遺傳操作或分子設計育種可進一步提高栽培品種的籽粒大小和含油量,對大豆生産具有重要意義。 

 

  該論文于2020528日發表在National Science Review雜志(DOI:10.1093/nsr/nwaa110)。浙江大學王守冬博士、中科院遺傳發育所劉書林博士、福建農林大學王傑博士爲文章的共同第一作者。中科院遺傳發育所田志喜研究員、浙江大學壽惠霞教授、福建農林大學關躍峰教授和美國伊利諾伊大學陳利清助理教授爲文章的共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。 

 

: 大豆GmSWEET10aGmSWEET10b馴化模式