齊魯網(wǎng)·閃電新聞3月15日訊近日，經(jīng)過長期科研攻關(guān)，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張大健課題組在大豆基因組研究領(lǐng)域取得新突破，團隊解析了大豆進(jìn)化歷程，高效準(zhǔn)確挖掘了大豆基因組的結(jié)構(gòu)變異，拓寬了分子育種可利用的基因資源，為大豆遺傳基礎(chǔ)解析、馴化性狀調(diào)控基因挖掘及種質(zhì)創(chuàng)新提供了重要的理論支撐。北京時間3月15日，國際植物學(xué)領(lǐng)域著名期刊《自然—植物》（Nature Plants）在線發(fā)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(jīng)濟發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。栽培大豆原產(chǎn)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(chǎn)生嚴(yán)重的遺傳瓶頸效應(yīng)，極大限制了栽培大豆產(chǎn)量提高與品質(zhì)改良。近年來，我國大豆產(chǎn)量徘徊不前，進(jìn)口量持續(xù)增長，對外依存度超過80%，嚴(yán)重威脅我國糧食安全，其種質(zhì)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(jìn)行性狀改良的重要遺傳資源。前期，世界各國科研人員已經(jīng)發(fā)表了多個大豆Soja亞屬中代表性大豆種質(zhì)資源參考基因組，并構(gòu)建了高質(zhì)量的基于圖形結(jié)構(gòu)泛基因組，為深入研究大豆功能基因組學(xué)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(fā)展，大豆種質(zhì)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(yōu)勢，其豐富的遺傳變異為重要農(nóng)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(fù)序列多和高度雜合等特性，一直缺乏高質(zhì)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(nèi)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(jìn)行了全基因組測序。綜合利用二代、三代、Hi-C等測序技術(shù)，組裝得到了染色體級別的高質(zhì)量參考基因組，首次構(gòu)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(fā)現(xiàn)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(chǔ)。

（野生大豆種子）

該成果首次構(gòu)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(chuàng)制大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，越來越多的證據(jù)顯示，大片段的結(jié)構(gòu)變異廣泛存在于作物基因組內(nèi)，且影響著許多重要的農(nóng)藝性狀。本研究通過建立兩個亞屬基因組的共線性關(guān)系，鑒定出183個大片段基因組結(jié)構(gòu)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(zhǔn)確解析這些結(jié)構(gòu)變異對于顯著提高大豆產(chǎn)量、改良大豆品質(zhì)等農(nóng)藝性狀具有重要意義。

（張大健教授指導(dǎo)學(xué)生實驗）

據(jù)了解，張大健教授長期圍繞大豆重要農(nóng)藝性狀馴化基因及其分子機制開展系統(tǒng)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(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文多篇。結(jié)合前期研究內(nèi)容，針對已發(fā)掘品質(zhì)和產(chǎn)量的重要基因，該研究團隊利用分子標(biāo)記輔助技術(shù)，已選育出適宜黃淮海地區(qū)種植的高產(chǎn)高油大豆品種，目前已參加山東省大豆區(qū)域試驗，表現(xiàn)良好。

閃電新聞記者 張洪波 通訊員王靜 劉彬彬報道

關(guān)鍵詞： 山東農(nóng)大