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华南植物园揭示大豆驯化中遗失的蛋白含量调控位点
时间:2025-11-04  来源:华南植物园  作者:scbg  点击:

  野生植物成功驯化为农作物,是人类文明史上的重大突破。这一过程曾极其漫长,而现代育种技术能显著加速作物改良和野生植物的快速再驯化(Doebley et al., 2006)。大豆(Glycine max L. Merr.)由野生大豆(Glycine soja Siebold & Zucc)驯化而来,野生大豆蛋白含量(50–60%)丰富,但在长期驯化过程中,选择目标主要聚焦于株型直立、荚果不易开裂、籽粒大小及含油量等性状,导致栽培大豆蛋白含量(30–40%)较低。因此,挖掘并解析野生大豆所携带的高蛋白关键遗传因子,对现代栽培大豆的蛋白产能提升具有重要意义。

  近日,中国科学院华南植物园侯兴亮团队在PNAS发表题为“A natural allele of PC08 lost in domestication contributes to soybean seed storage protein accumulation”的研究论文,研究团队鉴定了一个在野生大豆驯化过程中遗失的高蛋白等位基因。研究团队利用全基因组关联分析(GWAS),鉴定到一个调控蛋白含量关键基因PC08(Protein Contributor 08),PC08是脱落酸(ABA)生物合成的限速酶NCED5同源基因。进一步分析发现,其启动子上的短序列插入导致基因表达水平升高,进而通过调节ABA含量促进种子贮藏蛋白积累。群体驯化分析进一步揭示,高蛋白含量单倍型PC08Ins仅存在于野生大豆中,是栽培大豆驯化过程中遗失的关键等位基因。回交改良结果表明,将高蛋白位点PC08Ins导入栽培大豆黑农35后,其种子蛋白含量得到显著提高,展现出巨大的育种应用前景。

  侯兴亮研究团队长期致力于大豆种子发育及品质形成研究,并取得了一些重要进展(Yu et al.,Nature Plants, 2023; Li et al.,Molecular Plant, 2024; Zhang et al.,Nature Communications, 2025)。该研究进一步鉴定到大豆种子蛋白含量形成位点的关键基因。中国科学院华南植物园博士后刘书为该论文第一作者,侯兴亮研究员与李晓明副研究员为共同通讯作者,广州大学孔凡江教授、华南植物园张春雨副研究员、硕士生曾珮淳和已毕业硕士生班定悦参与了该研究。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目的资助。

  图. 大豆驯化中遗失的PC08等位基因提高种子蛋白含量

 

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