野生植物成功馴化為農(nóng)作物，是人類(lèi)文明史上的重大突破。這一過(guò)程曾極其漫長(zhǎng)，而現(xiàn)代育種技術(shù)能顯著加速作物改良和野生植物的快速再馴化（Doebley et al., 2006）。大豆（Glycine max?L. Merr.）由野生大豆（Glycine soja?Siebold & Zucc）馴化而來(lái)，野生大豆蛋白含量（50–60%）豐富，但在長(zhǎng)期馴化過(guò)程中，選擇目標(biāo)主要聚焦于株型直立、莢果不易開(kāi)裂、籽粒大小及含油量等性狀，導(dǎo)致栽培大豆蛋白含量（30–40%）較低。因此，挖掘并解析野生大豆所攜帶的高蛋白關(guān)鍵遺傳因子，對(duì)現(xiàn)代栽培大豆的蛋白產(chǎn)能提升具有重要意義。
近日，中國(guó)科學(xué)院華南植物園侯興亮團(tuán)隊(duì)在PNAS發(fā)表題為A natural allele of?PC08?lost in domestication contributes to soybean seed storage protein accumulation的研究論文，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了一個(gè)在野生大豆馴化過(guò)程中遺失的高蛋白等位基因。研究團(tuán)隊(duì)利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS），鑒定到一個(gè)調(diào)控蛋白含量關(guān)鍵基因PC08（Protein Contributor 08），PC08是脫落酸（ABA）生物合成的限速酶NCED5同源基因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，其啟動(dòng)子上的短序列插入導(dǎo)致基因表達(dá)水平升高，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)ABA含量促進(jìn)種子貯藏蛋白積累。群體馴化分析進(jìn)一步揭示，高蛋白含量單倍型PC08Ins僅存在于野生大豆中，是栽培大豆馴化過(guò)程中遺失的關(guān)鍵等位基因。回交改良結(jié)果表明，將高蛋白位點(diǎn)PC08Ins導(dǎo)入栽培大豆黑農(nóng)35后，其種子蛋白含量得到顯著提高，展現(xiàn)出巨大的育種應(yīng)用前景。
侯興亮研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于大豆種子發(fā)育及品質(zhì)形成研究，并取得了一些重要進(jìn)展（Yu et al., Nature Plants, 2023; Li et al., Molecular Plant, 2024; Zhang et al., Nature Communications, 2025）。該研究進(jìn)一步鑒定到大豆種子蛋白含量形成位點(diǎn)的關(guān)鍵基因。中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士后劉書(shū)為該論文第一作者，侯興亮研究員與李曉明副研究員為共同通訊作者，廣州大學(xué)孔凡江教授、華南植物園張春雨副研究員、碩士生曾珮淳和已畢業(yè)碩士生班定悅參與了該研究。相關(guān)研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
圖. 大豆馴化中遺失的PC08等位基因提高種子蛋白含量
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