齊魯網·閃電新聞3月15日訊 近日，經過長期科研攻關，山東農業大學張大健課題組在大豆基因組研究領域取得新突破，團隊解析了大豆進化歷程，高效準確挖掘了大豆基因組的結構變異，拓寬了分子育種可利用的基因資源，為大豆遺傳基礎解析、馴化性狀調控基因挖掘及種質創新提供了重要的理論支撐。北京時間3月15日，國際植物學領域著名期刊《自然—植物》（Nature Plants）在線發表了這一重要研究成果。

大豆是重要的糧油飼兼用作物，在國民經濟發展中具有重要的戰略地位。栽培大豆原產中國，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，產生嚴重的遺傳瓶頸效應，極大限制了栽培大豆產量提高與品質改良。近年來，我國大豆產量徘徊不前，進口量持續增長，對外依存度超過80%，嚴重威脅我國糧食安全，其種質改良和育種工作迫在眉睫。

大豆屬于豆科，大豆屬，該屬分為Glycine和Soja兩個亞屬。Soja亞屬分為一年生野生大豆（G. soja）和一年生栽培大豆（G. max）。野生大豆是栽培大豆進行性狀改良的重要遺傳資源。前期，世界各國科研人員已經發表了多個大豆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，為深入研究大豆功能基因組學提供極為重要的資源和平臺。但是隨著大豆育種工作的快速發展，大豆種質資源顯得相對匱乏。多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富，抗性強、耐旱以及耐熱等優勢，其豐富的遺傳變異為重要農藝性狀的挖掘和育種提供了寶貴的資源。但是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，一直缺乏高質量染色體級別的參考基因組。

（多年生野生大豆）

該研究中，科研人員在全世界范圍內選取了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109827個多年生大豆中的非冗余基因位點，并發現其中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。

（野生大豆種子）

該成果首次構建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，為創制大豆高產優質新品種提供了有效的基因靶點。

（多年生野生大豆基因組解析）

論文通訊作者張大健教授介紹，近年來，隨著分子生物學技術的不斷發展進步，越來越多的證據顯示，大片段的結構變異廣泛存在于作物基因組內，且影響著許多重要的農藝性狀。本研究通過建立兩個亞屬基因組的共線性關系，鑒定出183個大片段基因組結構變異，這些變異影響著大豆開花時間、抗病性、抗逆性等重要的表型特征，準確解析這些結構變異對于顯著提高大豆產量、改良大豆品質等農藝性狀具有重要意義。

（張大健教授指導學生實驗）

據了解，張大健教授長期圍繞大豆重要農藝性狀馴化基因及其分子機制開展系統研究，近年來以第一和通訊作者（含共同）在Nature Plants、Molecular Plant、Journal of Integrative Plant Biology等國際主流學術期刊發表論文多篇。結合前期研究內容，針對已發掘品質和產量的重要基因，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種植的高產高油大豆品種，目前已參加山東省大豆區域試驗，表現良好。

閃電新聞記者 張洪波 通訊員 王靜 劉彬彬 報道

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