大豆是我国四

大主粮作物之一,对外依存度连续多年超过80%。我国大豆单产仅相当于世界大豆主产国60%左右,是大豆产业“卡脖子”技术之一,亟需挖掘高产资源并培育高产品种以提升大豆单产。我国大豆品种油分含量平均20%左右,较进口大豆低1-2个百分点,东北大豆品种蛋白含量平均为40%左右,缺乏稳定的高油资源及高蛋白资源。吉林省农科院大豆所与中国农科院作科所、吉林农业大学组成项目联合攻关团队,围绕国产大豆产能提升和高质量发展,聚焦大豆优异基因资源挖掘、新品种选育与推广应用开展研究:建立大豆种质资源精准鉴评技术规范,对代表性资源开展多年多点表型鉴定,发掘高油、高蛋白、高产资源及有利等位基因并加以聚合,创制出携带高油、高蛋白、高产等大豆新种质;利用项目组构建的核心种源亲本群,结合高油、高蛋白、高产等分子标记,培育高产优质新品种并示范推广,推动优良品种对大豆产业的提质增效。该研究荣获2023年度吉林省科技进步奖一等奖。
图1:建立了大豆种质资源精准鉴评技术规范。(a)大豆种质资源描述规范和数据标准,(b)大豆种质资源数据质量控制规范,(c)大豆种质资源数据采集规范。
图2:精准评价代表性种质资源。(a)库存大豆种质资源的地理来源,(b)基于核心标记的库存资源遗传多样性分析,(c)转录因子基因调控脂肪酸合成的作用机理。
图3:靶向选育的具有代表性的高油、高蛋白、高产大豆新品种。(a)吉育761,(b)中吉601,(c)吉农74。
项目团队建立了大豆种质资源精准鉴评技术规范,深度评价代表性种质资源,高效发掘高油、高蛋白、高产等优异种质资源。建立了大豆种质资源的描述规范、数据标准、数据质量控制规范和数据采集规范等;系统评价库存资源的遗传多样性,利用分子标记筛选获得代表性种质957份,对蛋白含量和组分、油分含量和组分、产量等5个性状进行精准鉴定;共发掘高油、高蛋白、高产等优异资源145份,其中,兼具多个优异性状种质28份。发掘有育种利用价值的优异基因和主效QTL,开发高效分子标记,通过优异等位基因聚合,创制高产、高蛋白及高油新种质。发掘油分相关新基因GmWRI1及主效QTL 4个,阐明了转录因子基因调控油酸合成的功能及作用机理;发掘蛋白关键新基因GmVPS9s及主效QTL 3个,明确了大豆贮藏蛋白转运的分子机制;发掘产量新基因GmRSD及相关QTL 4个,为培育高产大豆提供具有重要育种价值的基因资源和理论依据;开发高油、高蛋白、高产优异等位基因相关分子标记21个,利用分子标记辅助创制出优异新种质134份,其中聚合3个以上优异位点的新种质35份,实现了优异基因的高效聚合。
该项目第一完成人王跃强研究员介绍,项目组选育出“吉育号”、“中吉号”、“吉农号”等高产优质大豆新品种18个,生产试验平均比对照品种增产12.73%,2020-2022年累计推广1322.4万亩,增产大豆2.19亿公斤,农民新增效益12.04亿元,推广和应用取得显著经济和社会效益。(科学技术奖励处)