光明日報訊（記者趙秋麗、馮帆 通訊員王靜）日前，國際植物學領域著名期刊《自然—植物》在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學張大健教授課題組在大豆基因組研究領域取得的新成果。該團隊首次獲得了多年生野生大豆的高精度基因組圖譜，填補了大豆屬泛基因組的空白，解析了大豆進化歷程，高效準確挖掘了大豆基因組的結構變異，拓寬了大豆分子育種可利用的基因資源，為大豆遺傳基礎解析、馴化性狀調(diào)控基因挖掘及種質創(chuàng)新提供了重要的理論支撐。
大豆是重要的糧油、飼料兼用作物，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。近年來，我國大豆進口量持續(xù)增長，對外依存度超過80%，嚴重威脅我國糧食安全，其種質培育和改良工作迫在眉睫。
然而，從又黑又小的野生大豆到又黃又大的栽培大豆，這個過程中會丟失約70%的基因資源，張大健團隊經(jīng)過多年科研攻關，最終找到了這一被視為選育大豆高產(chǎn)優(yōu)質新品種的有效基因靶點的關鍵“70%”。相比一年生野生大豆，多年生野生大豆具有遺傳多樣性豐富、抗病性強、耐旱、耐熱、耐鹽堿等優(yōu)勢。但由于多年生大豆基因組龐大、重復序列多和高度雜合等特性，一直缺乏高質量染色體級別的參考基因組，更沒有泛基因組圖譜。
近年來，張大健團隊在世界范圍內(nèi)選取了5個有代表性的二倍體多年生野生大豆品種和1個自然形成的異源四倍體多年生野生大豆進行全基因組測序。綜合利用二代、三代、Hi-C等測序技術，組裝得到了染色體級別的高質量參考基因組，首次構建了多年生野生大豆泛基因組，并鑒定出109827個多年生大豆中的非冗余基因位點，發(fā)現(xiàn)其中約70%的基因位點在一年生大豆亞屬中丟失，為大豆育種提供了豐富的遺傳多樣性基礎。大豆遺傳育種學家孔凡江表示，這一研究不僅解析了大豆進化歷程，而且高效準確挖掘了大豆基因組的結構變異，為大豆的遺傳基礎解析、馴化性狀調(diào)控基因挖掘及大豆種質創(chuàng)新提供重要的數(shù)據(jù)支撐。
結合前期研究內(nèi)容，針對已發(fā)掘的品質和產(chǎn)量重要基因，張大健團隊利用分子標記輔助技術，已選育出適宜黃淮海地區(qū)種植的高產(chǎn)高油大豆品種。目前該品種已參加山東省大豆區(qū)域試驗，表現(xiàn)良好。
山東農(nóng)業(yè)大學莊永斌副教授為該文的第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學張大健教授和美國普渡大學馬漸新教授為該文的共同通訊作者。該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、山東省良種工程、泰山學者專家計劃、美國國家科學基金會植物基因組研究計劃等基金的共同資助。
《光明日報》（ 2022年03月26日 04版）
標簽： 山東農(nóng)業(yè)大學
