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前沿 | 大豆高蛋白基因研究取得新进展

2022-06-20 09:06:21 4

日前,中科院东北地理所研究员张恒友作为共同第一作者,将大豆高蛋白主要控制基因的鉴定和分析上取得新进展的相关研究成果,发表于《自然·通讯》(Nature Communications)。

为何这项研究的新进展备受瞩目?原来,高蛋白大豆育种一直是大豆育种的主要难题之一,主要原因是蛋白质和粒重、油脂是负相关,即高蛋白大豆的产量和含油量较低,而高产高油大豆中的蛋白含量较低;多年来,以产量或含油量为主要目标的大豆育种导致培育的大豆品种的蛋白质含量逐年降低,高蛋白资源也越来越少,高蛋白育种逐渐面临资源少,难精准鉴定的困境。

为此,张恒友团队利用遗传学和生物大数据相结合的方法,鉴定出控制大豆高蛋白含量的基因POWR1可同时控制蛋白质和油分含量,同时也影响粒重和田间产量。研究发现,POWR1在大豆群体中主要分为两个基因型,高蛋白-低油基因型(POWR1-TE)和低蛋白-高油基因型(POWR1+TE),就是一个基因的两种形式分别控制高蛋白和高油分含量,但一个大豆植株只能携带一种基因型,这也解释了大豆“高蛋和高油”二者不可兼得的基础。同时,张恒友团队通过对近4000个栽培大豆进行大量筛选发现只有不到4%的大豆具有高蛋白基因型,且分布分散,说明高蛋白大豆资源极其稀少且不利于高蛋白大豆系统培育。

据张恒友介绍,这一研究对基础理论研究和育种应用研究都具有重要意义。它解释了大豆“蛋油”负相关的遗传基础,也为阐明大豆蛋白质和油脂的分子调控机制提供了较好基因资源。同时,高蛋和高油的基因型为实现高蛋白大豆精准鉴定、高蛋白基因型的准确追踪和利用,为大豆分子设计育种在大豆品质改良的应用提供了关键工具。(来源:吉林日报)