揭秘大豆高产背后的遗传密码
揭秘大豆高产背后的遗传密码
大豆是全球重要的粮油作物之一，被誉为“植物蛋白之王”。作为大豆的原产国，中国对高产大豆品种的需求尤为迫切。近年来，随着基因组学和生物技术的快速发展，科学家们正在逐步揭开大豆高产背后的遗传密码，为培育更高产的大豆品种提供了重要科学依据。
现代大豆品种的基因组密码
近日，河北农业大学张彩英团队在《自然—遗传学》发表重要研究成果。该团队率先组装了高产优质抗病现代品种“农大豆2号”的高质量基因组，预测到58899个蛋白编码基因，其中98.73%的蛋白编码基因得到验证，56958个具有功能注释。这一突破性进展为大豆遗传改良提供了新的理论依据和基因组资源。
研究团队还鉴定出1404个现代大豆育成品种新基因，其中48个位于已发表大豆基因组的Gap区，17个新基因得到转录组数据或已知功能数据库的验证。通过构建图形化泛基因组，研究者鉴定了47058个结构变异，包括37304个插入/缺失、3071个倒位和6683个易位，并筛选出25814个可能影响基因表达的新变异。
QTL定位与基因挖掘
在大豆遗传学研究中，QTL（数量性状位点）定位是解析复杂性状遗传基础的重要手段。例如，于春淼等研究人员采用SNP160K芯片对大豆品种丰收24和通交83-611的F2群体进行基因分型，构建了一张由5861个SNP标记组成的全长为3661.46 cM的高密度遗传连锁图谱。
利用完备区间作图法（ICIM），研究者定位到7个株高QTL，每个QTL可解释2.56%～10.41%的株高变异。其中，qPH-6-1具有最高的表型变异贡献率和显性效应，可解释10.41%的株高变异；qPH-18-1贡献率次之，可解释9.64%的株高变异。
为进一步缩小定位区间，研究者在qPH-18-1定位区间内外增加了23个SNP标记，将定位区间由766.97kb缩小至66.03kb，包含8个基因。结合基因注释和相对表达量差异分析，推测Glyma.18G279800和Glyma.18G280200可能与大豆的株高相关。
高产大豆品种的突破
在育种实践中，这些遗传学研究成果正在转化为实际生产力。2024年，农业农村部审定通过了一批优质高产大豆新品种，其中4个高油高产品种含油量高于22%，亩产达到200公斤左右；5个高蛋白品种蛋白含量高于45%。
在地方品种选育方面，重庆市农科院选育的“吉渝166”表现尤为突出。该品种在近2万株/亩的高密度种植条件下，平均亩产达550斤，比重庆地区传统大豆品种增产80%。更值得一提的是，“吉渝166”具有广泛的适应性，不仅在重庆表现优异，在北纬29°（重庆）至44°（吉林）的广阔纬度区间内均能实现高产。
黑龙江省作为我国大豆主产区，也在不断推出高产优质品种。由北大荒黑龙江垦丰赵光种业有限公司研发的“龙垦3092”在多地创下高产纪录，局部地区亩产达到583斤。在赵光农场的示范田里，通过标准化管理和全程机械化作业，6000亩大豆平均亩产达到560斤。
大豆育种的未来方向
面对进口大豆价格低位运行的挑战，我国大豆产业正谋求全产业链发展。在育种环节，各主产区纷纷发力：内蒙古呼伦贝尔市的大豆制种基地已由原来的10万亩增加到35万亩；山东省作为大豆加工大省，禹王集团培育的本土大豆新品种试验田亩产最高达800斤。
未来，大豆育种将更加注重品质与产量的双重提升。培育高蛋白、高产、高油的大豆新品种，不仅能提高国产大豆的市场竞争力，还能满足国内对食用大豆和加工原料的双重需求。同时，通过优化栽培管理技术，提升大豆单产水平，我国大豆产业有望实现高质量发展，为保障国家粮食安全作出更大贡献。