大豆馴化起源于中國，隨后廣泛傳播于世界各地，為人類提供了主要的植物油和蛋白資源，是世界性的重要糧食經(jīng)濟作物。隨著世界人口的增加和飲食結(jié)構(gòu)的改變，全球?qū)Υ蠖瓜M需求逐年增加，進一步提高大豆單產(chǎn)和品質(zhì)對于保障世界大豆生產(chǎn)具有重要意義。

 

　　野生大豆籽粒小、含油量低、蛋白質(zhì)含量高；而經(jīng)過馴化的栽培大豆通常籽粒大、含油量高、蛋白質(zhì)含量低。在大豆馴化和改良過程中，這些產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的改變是否可能由單基因的協(xié)同控制完成還不清楚。近日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所、浙江大學、福建農(nóng)林大學、美國伊利諾伊大學等多家研究團隊合作，發(fā)表了題為Simultaneous changes in seed size, oil content, and protein content driven by selection of SWEET homologues during soybean domestication 的研究論文，發(fā)現(xiàn)GmSWEET10a和GmSWEET10b可協(xié)同調(diào)控大豆種子大小、含油量和蛋白含量，在大豆馴化改良中起到了關(guān)鍵作用。

 

　　該研究首先利用基因組學、生物信息學和分子遺傳學相結(jié)合的方法，發(fā)現(xiàn)了GmSWEET10a和GmSWEET10b可協(xié)同調(diào)控大豆種子大小、含油量和蛋白含量。群體遺傳學發(fā)現(xiàn)，GmSWEET10a和GmSWEET10b發(fā)生了漸進式的變異和人工選擇。其中，GmSWEET10a在大豆馴化過程中受到強烈選擇，使栽培品種的籽粒變大、含油量提高、蛋白質(zhì)含量降低；GmSWEET10b的馴化和完成選擇的程度滯后于GmSWEET10a，目前還沒有完成最優(yōu)基因型的固定。分子機制解析表明，GmSWEET10a和GmSWEET10b協(xié)同調(diào)控種子大小、含油量和蛋白質(zhì)含量是通過運輸蔗糖和己糖，從而改變種皮向胚的糖分配實現(xiàn)的（圖）。未來針對上述兩個基因，尤其是GmSWEET10b的遺傳操作或分子設(shè)計育種可進一步提高栽培品種的籽粒大小和含油量，對大豆生產(chǎn)具有重要意義。

 

　　該論文于5月28日發(fā)表在National Science Review雜志（DOI:10.1093/nsr/nwaa110）。浙江大學博士王守冬、中科院遺傳發(fā)育所博士劉書林、福建農(nóng)林大學博士王杰為文章的共同第一作者。遺傳發(fā)育所研究員田志喜、浙江大學教授壽惠霞、福建農(nóng)林大學教授關(guān)躍峰和美國伊利諾伊大學助理教授陳利清為文章的共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等的資助。

　　圖： 大豆GmSWEET10a和GmSWEET10b馴化模式