近日，中國農業大學農學院孫連軍團隊克隆了一個調控大豆籽粒厚度和油分合成的新基因ST1，並探索了種子形狀和種皮顏色之間的選擇順序，部分揭示了大豆品質性狀馴化早於外觀性狀的原因。該成果闡釋了人類對大豆進行經驗選擇的一個重要階段，提供了我們的祖先根據口味改良大豆的證據。相關研究成果線上發表在植物學知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上。
大豆是我國重要的糧食作物、油料作物和飼料作物，在國民經濟和國際貿易中佔有非常重要的地位。隨著社會發展和生活質量的提高，人們對國內大豆產量有了更高的期待，同時也對大豆品質選擇有了更高的追求。大豆最早被馴化於我國黃淮海區域，栽培大豆種子的大小、形狀、品質都與野生種差異較大。種子的外觀和品質是否有聯絡，尤其是野生大豆緣何逐步固定下來，尚不清楚。
該研究透過GWAS分析和圖位克隆結合的方法，在大豆8號染色體長臂上定位到一個控制粒厚的基因ST1（Seed Thickness1），ST1編碼一種葡萄糖異構酶，該酶在果膠生物合成和糖酵解途徑中產生前體，從而影響種子的飽滿度。關聯分析顯示其編碼區第302個鹼基T與厚度表型顯著相關。進一步研究表明，該位點與油份含量呈顯著正相關關係，且在馴化過程中受到了強烈的選擇並已廣泛存在於栽培大豆中。
透過Sweep Selection發現ST1與控制種皮顏色的基因座在同一個選擇性清除區間，由於野生大豆材料表現出黑色種皮，改良品種絕大多數為黃色種皮，說明種子形態和種皮顏色之間具有一定的選擇順序。ST1基因座周圍區域的結構基因組分析顯示，在包括控制種皮顏色的基因座在內的選擇性掃描中出現了反轉，這表明在大豆馴化過程中，對種子形狀和品質的選擇可能發生在對種皮顏色的選擇之前。ST1由於搭乘效應選擇了產生黃色種皮的基因座，這解釋了為什麼改良大豆品種絕大多數為黃色圓型籽粒。
綜上所述，ST1的鑑定揭示了人類在大豆馴化過程中經驗選擇的一個關鍵階段，併為我們祖先基於口味改良大豆的假設提供了證據，同時為揭示大豆產量性狀調控的分子機制提供了新線索。
中國農業大學農學院博士生李駿、馬瑞瑞，廣州大學博士後張宇航為論文的共同第一作者，中國農業大學孫連軍教授，廣州大學孔凡江教授和吉林大學王英教授為本文的共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等專案的資助。
原文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13791
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