东北地理所在鲜食大豆籽粒糖分积累调控分子机制方面取得新进展

近日，东北地理所张秋英研究员团队在园艺学顶级期刊《Horticulture Research》上发表了题为“Sucrose as a Key Nutritional Marker Distinguishing Vegetable and Grain Soybeans,Regulated by GmZF-HD1 via GmSPS17 in Seeds”的研究论文。该研究明确了蔗糖作为区分两种类型大豆的关键品质指标，并发现了一个大豆籽粒蔗糖积累调控分子模块，为高糖鲜食大豆选育提供了新的理论依据。

大豆作为一种全球重要的作物，从采收时期上可分为鲜食大豆和粒用大豆两大类。鲜食大豆俗称“毛豆”，在鲜荚期收获，而粒用大豆主要用于食品加工、油料提取和动物饲料等。尽管两者在收获时间和籽粒大小上有所不同，但其营养差异在品种选育时常被忽视。随着健康意识的增强，鲜食大豆因其高营养价值而受到越来越多的关注，因此，深入研究鲜食大豆与粒用大豆的营养成分差异及其调控机制，对于优化大豆品种选育策略、开发高营养价值的大豆品种具有重要意义。

本研究选取了10个鲜食大豆和10个粒用大豆品种（系），对其营养成分进行了全面比较。研究发现，鲜食大豆在蔗糖、可溶性糖和粗蛋白含量上显著高于粒用大豆，而在粗脂肪和总脂肪酸含量上则相对较低。在鲜荚阶段，鲜食大豆含有较高比例的不饱和脂肪酸，尤其是油酸。通过主成分分析（PCA）和机器学习算法，发现鲜食大豆和粒用大豆在营养组成上存在明显差异，并且蔗糖是区分鲜食大豆和粒用大豆的最关键营养标志物（图1）。

图1. 鲜食大豆与粒用大豆营养品质区分的标志物筛选

此外，结合动态RNA-seq及加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究人员进一步挖掘了与蔗糖积累相关的基因模块，并鉴定了GmSPS17作为蔗糖磷酸合成酶（SPS）编码基因，以及其上游转录因子GmZF-HD1。进一步的分子试验和遗传转化试验证实了GmZF-HD1通过直接激活GmSPS17的转录来增加蔗糖积累。在大豆毛状根过表达体系中，GmZF-HD1能够显著增强GmSPS17的表达，从而提高蔗糖的积累量。本研究明确了蔗糖作为区分鲜食大豆和粒用大豆的关键营养标志物，揭示了GmZF-HD1通过GmSPS17调控蔗糖积累的分子机制（图2）。研究结果为开发高糖鲜食大豆品种提供了重要的指导。

图2. GmZF-HD1调控GmSPS17表达

东北地理所刘长锴项目副研究员为论文第一作者，李彦生副研究员为论文通讯作者，胡岩峰副研究员、张秋英研究员和刘晓冰研究员为本研究提供了重要指导。研究得到国家重点研发计划（2021YFD1201103-03）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA28070402）和黑龙江省优秀青年科学基金（YQ2024D009）联合资助。

论文信息：

Liu Changkai,Zhang Qiuying,Hu Yanfeng,Li Yansheng*,Liu Xiaobing. Sucrose as a Key Nutritional Marker Distinguishing Vegetable and Grain Soybeans,Regulated by GmZF-HD1 via GmSPS17 in Seeds. Horticulture Research,2025. DOI: 10.1093/hr/uhaf242

论文链接：

https://academic.oup.com/hr/advance-article/doi/10.1093/hr/uhaf242/8254146?login=true

相关知识

东北地理所在鲜食大豆籽粒糖分积累调控分子机制方面取得新进展
东北地理所在穗发芽抑制剂调控水稻种子萌发机制方面取得进展
热带作物品种资源研究所 科研进展 品资所在菠萝果皮色泽调控机制研究方面取得新进展
蔬菜所在蒲瓜基因组组装和果实生长发育调控研究方面取得新进展
东北地理与农业生态研究所综述大豆结荚习性的调控机制
植物所在光调控叶绿素生物合成方面取得新进展
东北地理所在利用基因编辑调控水稻抽穗期方面取得新进展
中国科学院东北地理所在水稻地上穗发育及地下根系发育调控机制上取得系列新进展
昆明植物所在植物系统性响应昆虫取食分子机制方面取得新进展—新闻—科学网
遗传所在植物激素调控花分生组织维持及分化的分子机制解析研究中取得新进展

网址: 东北地理所在鲜食大豆籽粒糖分积累调控分子机制方面取得新进展 https://www.huajiangbk.com/newsview2353338.html