東北地理所在大豆株型調(diào)控新基因發(fā)掘取得新進(jìn)展
大豆作為我國(guó)重要的戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)作物，在保障糧食安全、支撐食品加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展和滿足畜禽養(yǎng)殖需求等方面發(fā)揮著不可替代的作用。然而，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)大豆存在單產(chǎn)水平偏低的核心問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)大豆供給嚴(yán)重依賴進(jìn)口（主要來(lái)自美國(guó)、巴西等國(guó)），這不僅使我國(guó)在國(guó)際大豆貿(mào)易體系中處于被動(dòng)地位，更對(duì)國(guó)家糧食安全構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過(guò)科技創(chuàng)新大幅提升大豆單產(chǎn)水平，已成為破解我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)困境、實(shí)現(xiàn)供給安全保障的首要任務(wù)。
株高是大豆重要的株型性狀，直接影響單株莢數(shù)、主莖節(jié)數(shù)和種植密度等產(chǎn)量構(gòu)成因素。適宜的株高能顯著增強(qiáng)植株抗倒伏能力，對(duì)產(chǎn)量穩(wěn)定性至關(guān)重要。與半矮稈小麥和水稻品種帶來(lái)的產(chǎn)量突破類似，半矮稈大豆品種也表現(xiàn)出比傳統(tǒng)高稈品種更高的產(chǎn)量潛力。降低株高有利于實(shí)現(xiàn)高密度種植，這對(duì)中國(guó)東北地區(qū)、加拿大等生長(zhǎng)季較短地區(qū)的生產(chǎn)尤為重要。盡管株高的農(nóng)藝價(jià)值顯著，但目前對(duì)其分子調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍顯不足，制約了該性狀在高產(chǎn)育種中的應(yīng)用。解析株高調(diào)控的遺傳和生理機(jī)制，將為優(yōu)化大豆株型、提升產(chǎn)量潛力提供新策略。
近日，東北地理所大豆遺傳與分子改良學(xué)科組針對(duì)大豆株高開(kāi)展了高分辨率全基因組關(guān)聯(lián)分析。該研究不僅精確定位了已知的Dt1位點(diǎn)，還新發(fā)現(xiàn)了多個(gè)調(diào)控株高的QTL位點(diǎn)，并憑借高分辨率定位優(yōu)勢(shì)，成功篩選出多個(gè)可能參與株高調(diào)控的候選基因，通過(guò)表達(dá)分析和單倍型分析優(yōu)選了VRN1-2為新的株高調(diào)控候選基因（圖1）。該研究成果揭示了大豆株高的遺傳結(jié)構(gòu)，既為深入解析株高調(diào)控機(jī)制的研究提供了重要候選基因，也為培育高產(chǎn)大豆品種提供了有價(jià)值的分子靶點(diǎn)。
圖1. 大豆株高全基因組關(guān)聯(lián)分析以及候選基因VRN1-2的表達(dá)和單倍型分析
以上研究成果發(fā)表在Theoretical and Applied Genetics（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)Top），東北地理所大豆遺傳與分子改良學(xué)科組王樂(lè)助理研究員為文章第一作者，張恒友研究員為通訊作者。本研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024YFE0112800）、黑龍江省杰出青年基金項(xiàng)目（JQ2022C005）、國(guó)家自然基金項(xiàng)目（32272176）、研究所創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2022CXTD03）、海南省種業(yè)實(shí)驗(yàn)室與中國(guó)種子集團(tuán)公司聯(lián)合揭榜掛帥項(xiàng)目（B23YQ1503）等項(xiàng)目共同資助。
論文信息：
Le Wang,Hong Xue,Zhenbin Hu,Yang Li,Tuya Siqin,Hengyou Zhang*. A genome-wide association study prioritizes VRN1-2 as a candidate gene associated with plant height in soybean. Theoretical and Applied Genetics,2025,138,84.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s00122-025-04875-2
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