中国农业科学专题文章 | 福建省农科院联合南京农业大学全基因组关联分析大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖的含量

大豆籽粒营养丰富，可溶性糖占干重的8%—10%，在大豆由野生大豆向栽培大豆驯化的过程中，可溶性糖含量存在丰富的遗传变异。鲜食大豆作为采青食用的大豆，甜味主要来源于籽粒的可溶性糖，是影响其食味品质的重要因素之一。大豆籽粒中可溶性糖主要有蔗糖和水苏糖，其次为棉子糖、葡萄糖和果糖；鲜食期，籽粒中蔗糖含量约占可溶性糖总量的71%，其含量的高低直接影响鲜食大豆的食味品质和消费者的喜爱程度。蔗糖含量与食味总评分之间的相关系数为0.88，蔗糖含量与甜味得分的相关系数达到0.97，鲜食大豆籽粒可溶性糖含量对于食味品质至关重要。

近期，福建省农科院作物所林国强课题组联合南京农业大学赵晋铭课题组完成的题为“大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷11期正式发表。

利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质，在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定，结合82 187个高质量SNP标记，基于混合线性模型MLM（Q+K）对可溶性糖含量进行全基因组关联分析，挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点，并以显著SNP位点为中心，两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间，根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。

大豆地方种质群体鲜籽粒可溶性糖含量频数分布图及箱型图

3个环境下，鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g^-1，遗传变异系数为24.59%—32.69%，可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析，连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个，表型变异解释率为12.43%—29.27%，以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索，共获得86个基因，结合基因注释和组织表达信息，进一步筛选到9个候选基因，主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高，可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。

大豆鲜籽粒可溶性糖含量候选基因的组织表达热图

通过全基因组关联分析，检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP，进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控，其中，Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。该研究获得国家重点研发计划（2021YFD1201605）、福建省自然科学基金（2020J011372）、福建省属公益类科研院所基本科研专项（2022R1031006）、福建省财政专项（FJVRC2020-02、CXTD2021011-2）的资助。

论文链接：

《大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析》

引用本文：

张玉梅, 丁文涛, 蓝新隆, 李清华, 胡润芳, 郭娜, 林国强, 赵晋铭. 大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2079-2091.

ZHANG YuMei, DING WenTao, LAN XinLong, LI QingHua, HU RunFang, GUO Na, LIN GuoQiang, ZHAO JinMing. Genome Wide Association Analysis of Soluble Sugar Content in Fresh Seeds of Soybean Landraces[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(11): 2079-2091.

专题：大豆抗病性、产量与品质的相关性  

☉ 安徽农业大学联合中国农科院作物科学研究所解析大豆种子硬实生理和分子机制