大豆是世界范围内最重要的粮饲两用作物之一，含有丰富的营养物质和生物活性物质。类胡萝卜素作为一种重要的植物性生物活性物质，在减少视网膜黄斑变性、心血管疾病、糖尿病、紫外线诱发的皮肤损伤风险，促进骨骼健康，改善新陈代谢方面具有重要的作用。此外，类胡萝卜素在植物中还通过单线态氧淬灭和非光化学淬灭参与光捕获，光保护的过程，对植物抵御氧化胁迫具有重要的意义。目前对于大豆中类胡萝卜素积累调控机制解析的研究仍十分有限。
近期，中国农业科学院作物科学研究所大豆高产优质育种创新研究组完成的题为“Identification of genomic regions and candidate genes underlying carotenoid accumulation in soybean using next-generation sequen-cing based bulk segregant analysis” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年6期正式发表。
该研究在大豆种质资源中，采用二代测序，结合混池分离分析技术，发掘出与类胡萝卜含量关联的基因组区域，并通过基因功能注释和单倍型分析，鉴定出5个调控类胡萝卜素积累的关键候选基因，为未来利用分子育种改良大豆类胡萝卜素含量奠定了基础。
该研究通过对多环境种植条件下1551份大豆种质籽粒中类胡萝卜素含量的精准鉴定，构建了高类胡萝卜素含量和低类胡萝卜素含量两个极端样品混池。通过对混池样品的全基因组重测序，采用G Prime（G'）统计算法，鉴定出16个与大豆籽粒类胡萝卜含量关联的基因组区域。其中6号和19号染色体上的区域与类胡萝卜素含量关联性最强。
研究人员对关联基因组区域的基因进行分析，发现区域内的569个基因中有250个基因位于6号和19号染色体的核心关联区域。进一步筛选出50个在极端混池间发生非同义或提前终止变异的基因，并通过基因单倍型分析，最终鉴定出5个与大豆籽粒类胡萝卜素含量紧密关联的候选基因。其中编码核酸结合蛋白Glyma.06G206000基因的两种单倍型种质在所有种植环境下籽粒类胡萝卜素含量差异显著，且高类胡萝卜素含量单倍型中类胡萝卜素平均含量约为低含量单倍型的2倍，表明该基因可能是类胡萝卜素积累的关键调控基因。
中国农业科学院作物科学研究所孙君明研究员和李斌副研究员为该文章的共同通讯作者，Berhane S. Gebregziabher博士、张晟瑞助理研究员、李静副研究员为该文章共同第一作者。中国农业科学院作物科学研究所大豆基因资源课题组邱丽娟研究员为本研究提供了大豆种质资源。该研究得到了国家自然科学基金（32161143033、32272178、32001574）、国家重点研发计划（2021YFD1201605）和中国农业科学院农业科技创新工程（2060203-2）的资助。
点击链接查看全文：https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.02.005
Cite the article:Berhane S. Gebregziabher, Shengrui Zhang, Jing Li, Bin Li, Junming Sun. 2025. Identification of genomic regions and candidate genes underlying carotenoid accumulation in soybean using next-generation sequen-cing based bulk segregant analysis. Journal of Integrative Agriculture, 24(6): 2063-2079.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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