揭示大豆馴化改良進化史 為定向培育新品種奠定基礎

【研究進展】

科技日報訊 （記者馬愛平 通訊員衛斐）近日，中國農業科學院作物科學研究所大豆優異基因資源發掘與創新利用團隊聯合國內外科研機構，透過解析大豆地理擴張與育種的全基因組特徵，提出大豆進化路線，發掘了大豆不同進化階段受到選擇的候選基因，從中克隆了一個重要的開花基因GmSPA3c。日前，相關研究成果線上發表在《中國科學：生命科學》上。

我國是大豆起源地，國家農作物種質資源庫內收集了4萬餘份大豆種質資源，無論從數量還是多樣性上，在世界範圍內都是最為豐富的。研究團隊前期構建的可代表我國大豆種質資源遺傳多樣性的初選核心種質為解析大豆地理擴張與育種的全基因組特徵奠定了材料基礎。

為了對包含早期馴化、種植區域擴充套件和遺傳改良在內的大豆進化史進行解析，研究團隊以構建的初選核心種質為主，選取了2214份具有代表性的大豆種質資源，並利用基於基因組重測序的遺傳變異資訊進行了系統發育樹、種群結構和種群歷史分析，研究提出了野生和栽培大豆的進化路線包括四個階段。第一階段對應於野生大豆從我國南部向北部的擴張，第二階段是地方品種在我國黃河流域的馴化過程，第三階段是地方品種從我國黃河流域向南、向北擴張，第四階段是當地改良過程。研究發現，在大豆地方品種的擴張中，遺傳滲入主要來自當地（同域）的野生大豆種群，而非異域野生大豆種群，這表明當地野生大豆的遺傳滲入促進了當地地方品種的適應性。

研究還鑑定到在野生大豆的擴散、馴化、地方品種的擴張和隨後的改良過程中受到選擇的基因組訊號。考慮到花期在大豆傳播和適應中的重要性，研究人員著重對花期調控通路中的候選基因進行了分析，結果表明，花期的適應是一個連續的過程。透過基因編輯，研究人員驗證了GmSPA3c基因具有花期調節的功能，推測其是經典開花基因E7的候選功能基因。該研究透過解析大豆地理擴張與育種的全基因組特徵，揭示了大豆的進化歷史，為規模化發掘優異基因資源、定向培育新品種奠定了基礎。