大豆营养价值丰富，不仅优质植物蛋白和植物油含量很高，还富含享有“植物雌激素”美誉的大豆异黄酮。同时，随着鲜食大豆以及豆腐、豆干、豆奶等豆制品的日益流行，糖分含量也成为评价大豆食用品质和加工品质的重要指标。因此，在追寻增值型高营养附加大豆品种选育的过程中，高异黄酮和高糖大豆品种的选育成为了重要的突破方向。
东北地理所大豆分子育种学科组张秋英研究员团队通过构建大豆重组自交系群体(RIL，Recombinant Inbred Line)，利用全基因组重测序技术，对大豆异黄酮组分及蔗糖和可溶性糖等品质性状进行QTL(Quantitative Trait Locus)定位。通过多点试验，成功定位到可在多环境中被重复检测到的两个异黄酮主效QTL(qDAE0403和qGL1102)和1个蔗糖主效QTL(qSU1901)。通过对主效QTL区间内候选基因进行多态性分析，同时结合动态转录组WGCNA(weighted gene co-expression network analysis)和表达差异分析，进一步缩小了关键候选基因范围，并鉴定到多个与异黄酮、糖分转运代谢相关的关键候选基因。以上结果为后续分子标记的开发等分子辅助育种工作提供了必要支持。研究同时探讨了大豆异黄酮等营养组分在发育种子中的积累动态分子调控模式(图1、图2)，对于深度理解大豆营养品质代谢调控，充分挖掘大豆营养价值以及改良大豆育种具有重要意义。
图1 大豆异黄酮积累动态及分子调控网络
图2. 大豆蔗糖代谢、转运相关候选基因挖掘
系列研究成果2023年先后发表在国际期刊《Crop Science》和《Frontiers in Plant Science》上。东北地理所助理研究员刘长锴和硕士研究生陈衡分别为论文的第一作者，张秋英研究员为通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项(XDA28070402; XDA24030403-3)、国家重点研发计划项目(2021YFD1201103-03)及省院合作项目(2022SYHZ0039)联合资助。
论文信息：
1. Liu, C., Chen, H., Yu, Q., Gu, H., Li, Y., Tu, B., Zhang, H., Zhang, Q., Liu, X. (2023). Identification of quantitative trait loci and candidate genes for seed sucrose and soluble sugar concentrations in soybean. Crop Science, 63(5), 2976-2992.
2. Chen, H., Liu, C., Li, Y., Wang, X., Pan, X., Wang, F., Zhang, Q. (2023). Developmental dynamic transcriptome and systematic analysis reveal the major genes underlying isoflavone accumulation in soybean. Frontiers in Plant Science, 14. 1014349.
3. Chen, H., Pan, X., Wang, F., Liu, C., Wang, X., Li, Y., Zhang, Q. (2021). Novel QTL and Meta-QTL mapping for major quality traits in soybean. Frontiers in plant science, 12. 774270.
