再发Cell！大豆研究新进展

摘要：10月1日晚，崖州湾国家实验室大豆种子创新团队在《细胞》（Cell）发表了题为“Genomic atlas of 8,105 accessions reveals stepwise domestication, global dissemination, an

10月1日晚，崖州湾国家实验室大豆种子创新团队在《细胞》（Cell）发表了题为“Genomic atlas of 8,105 accessions reveals stepwise domestication, global dissemination, and improvement trajectories in soybean”的研究论文。

该研究利用前人测定的 8105 份覆盖野生型、地方品种和现代栽培品种的大豆种质资源基因组信息，开展了系统的比较基因组分析，揭示了大豆驯化、传播和改良的基因选择轨迹，为大豆进化研究和未来分子设计育种提供了理论基础。

崖州湾国家实验室大豆种子创新团队首席科学家田志喜为该论文的通讯作者。崖州湾国家实验室博士后朱舟、博士后王亚琳为共同第一作者。

现代栽培大豆（Glycine max）约在5000-6000年前由野生大豆在中国被驯化，随后逐步传播至亚洲、欧洲、北美、南美等不同国家和地区，形成了形形色色的各地优良品种，为人类和动物提供了主要的植物油脂和蛋白质来源，已经成为全球最重要的粮油作物之一。然而，目前大豆品种培育的速度远远不能满足全球的需求。

在长期的驯化、传播和改良过程中，世界各地大豆种质资源无论与原始野生种相比，还是相互之间比较，在植株形态、生态适应性、生产特性等方面都发生了巨大变化和分化。然而，关于大豆种质资源演化一些重要问题并不清楚，例如是哪些基因在其中起到了重要的推动作用？大豆驯化过程和起源地以及哪些基因起到决定作用？解析大豆种质资源遗传基础，深刻理解性状形成的决定基因，对大豆种质资源利用和优良品种培育具有重要意义。

揭示大豆驯化呈现分步选择模式

研究团队系统分析了8,105份大豆材料的进化关系和群体结构，发现黑豆在进化上处于野生和被驯化品种的中间位置。进一步选择分析发现，大豆性状呈现分步选择模式。例如，在黑豆材料中控制种子休眠的G基因和调控裂荚性的GmNST1A尚未被完全选择，而农家种和栽培种中几乎被完全选择固定。部分性状，例如种皮颜色也是在黑豆-农家种这一阶段才经历了高强度的人工选择。群体遗传分析也证明野生大豆、黑豆和农家种之间存在复杂的基因流现象。这些发现首次明确了黑豆的过渡地位，丰富了大豆的驯化模型。

提出大豆两个独立的驯化中心假说

进一步进化分析发现，黑豆可以分为两个主要分支（分支1和分支2），分支1主要分布于中国的黄淮海地区，分支2主要分布于中国的西北地区（山西、陕西）。结合中国的考古记录和一些古典文献，首次提出存在两个独立的大豆驯化中心：一个位于中国黄淮海地区，另一个位中国于西北地区。这些结果为长期存在的大豆驯化中心争议提供了全新的证据。

阐明大豆全球选择压力与改良目标差异

系统比较了不同国家、不同地区大豆种质资源在重要性状调控基因的选择差异，挖掘到大量与生态适应性、生产特性分化相关的选择基因，如E2、Tof8、E1、GmFT5b等。发现大豆裂荚性相关基因GmSHAT1-5和Pdh1、生长习性相关基因Dt1等众多基因在不同国家存在不同的选择模式，体现出大豆育种的地区偏好性。同时，也发现在中国不同年代的品种培育中，改良目标也呈现明显的历史转变：建国初期以高蛋白为主，而近年来更强调高产、高油和抗逆性。研究还结合中国审定品种的表型数据和全基因组关联分析，研究定位到新的候选基因GmSWEET30a，为未来大豆品质改良提供了新的分子靶点。

构建大豆基因组资源平台

基于8,105份大豆品种和被选择基因信息，研究团队构建了高密度大豆全基因组变异图谱和数量性状核苷酸（QTN）库，并开发了面向全球科研群体的在线数据库（https://ngdc.cncb.ac.cn/soyomics/breedingtips）。

综上，本研究从历史和地理的维度绘制了一幅清晰的大豆在驯化、传播、改良过程中关键基因选择图谱“画卷”，并提出了新的大豆起源假说。相关发现不仅为理解作物驯化与改良的一般规律提供了新的视角，也为充分利用种质资源开展分子设计育种奠定了坚实的理论基础和数据平台。

崖州湾国家实验室大豆种子创新团队首席科学家田志喜为该论文的通讯作者。崖州湾国家实验室朱舟博士后，王亚琳博士后为该论文的共同第一作者。崖州湾国家实验室主任科学家刘书林，中国科学院东北地理与农业生态研究所王守冬研究员，国家基因组科学数据中心宋述慧教授为研究提供了重要帮助。崖州湾国家实验室在读博士生李举旭，崖州湾国家实验室主任科学家房超，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘羽诚研究员，南京林业大学杨霄月博士参与了研究。该研究得到了崖州湾国家实验室、国家自然科学基金、科学探索奖、泰山学者等项目支持。