想种出高产又优质的大豆品种？中国科学家来支招

大豆，原产于中国，是中国人饭桌上不可缺少的食材。它朴素又多变。老抽上色，生抽增鲜，豆瓣酱是川菜的灵魂。早饭豆浆配油条，晚饭毛豆炒肉丁。豆制品摊上也永远热闹非凡，嫩豆腐凉拌，老豆腐炖菜，干丝、千张、腐竹、油豆皮应有尽有。

我们只负责吃，科学家们要考虑的就多了。不同的大豆品种，蛋白质含量、脂肪含量、产量、生长周期都不同。蛋白质含量高的适合做豆腐，可脂肪含量高的做出来的油豆皮才好吃。

但大豆的性状选择并不简单，作物的产量、品质等大都是多基因控制的复杂性状，由于受到一因多效和遗传连锁累赘的影响，某些性状在不同材料和育种后代中会协同变化，呈现耦合性相关。弄清这些耦合关系，对于育种的设计非常重要。

2017年8月25日，中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员联合王国栋研究员、朱保葛研究员、华盛顿州立大学张志武研究员等多家研究团队在国际知名期刊Genome Biology 发表了题为Genome-wide association studies dissect the genetic networks underlying agronomical traits in soybean的研究论文。该论文深入解析了大豆84个农艺性状间的遗传调控网络，为大豆的分子设计育种提供重要的理论基础。

为了解析不同农艺性状之间的内在遗传调控网络，该研究团队首先对809份大豆栽培材料进行了重测序（平均深度约为8.3×），并对其遗传多样性进行了分析，明确了这些材料的群体结构。进而，研究者对这809份材料的84个产量和品质性状进行了连续多年多点的观测，发现不同性状间呈现不同程度的相关性。进一步，该团队利用全基因组关联分析并结合新开发的上位性效应检测方法，对84个性状的调控位点进行了系统的全基因组扫描，共鉴定出245个显著性关联位点，并发现其中95个关联位点和其他位点存在上位性效应。

一方面，这些关联位点能很好地解析单个性状的遗传调控。例如，对于油含量相关性状，共鉴定到24个脂肪酸代谢相关和21个脂代谢相关的基因，它们分别参与了不同的重要酶促反应。深入分析发现，这些基因是通过加性效应共同调控多个大豆油脂性状的形成。

另一方面，这些关联位点揭示了不同性状间相互耦合的遗传基础。根据连锁不平衡分析，发现115关联位点可相互连锁，并将所观测的51个性状联系起来，形成复杂的多性状多位点调控网络，该遗传调控网络很好地解释了不同性状间的耦合关系。研究还发现其中23个关联位点起到了重要节点作用，对不同性状的形成起到关键调控作用，并对其中部分位点在不同性状耦合中的作用进行了验证。

这幅图很好的展示了大豆不同性状间的复杂关联。图片来自论文

另外，研究者们还发现，大豆的很多性状跟纬度有关。世界上所有的大豆会生长在北纬50°到南纬35°之间，不同纬度的大豆，生长期、口感、产量和营养成分都可能会不同。这种不同可能是由于不同纬度光照时长的差异造成的。

这个研究为大豆的分子设计育种提供了重要的理论基础，对于提高大豆的品质和产量具有非常重要的意义，同时也为其他作物的性状耦合研究提供了借鉴。（来源：科学网）