大豆（Glycine max (L.) Merr.）是我国重要的经济作物和粮油兼用作物，其种子油脂含量（SOC）和蛋白质含量（SPC）是决定其经济价值的关键性状，不仅为人类提供优质食用油和植物蛋白，还广泛应用于工业生产和畜牧养殖。然而，东北大豆普遍存在高油脂、低蛋白的特性，且油脂和蛋白质含量呈显著负相关，这给常规育种同时改良两个性状带来了巨大挑战。因此，解析东北大豆油脂和蛋白含量的遗传基础，发掘相关优异单倍型和候选基因，对通过分子育种技术培育优质高产大豆新品种具有重要意义。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子设计育种重点实验室冯献忠研究员团队，针对东北大豆油脂和蛋白含量的遗传调控机制开展深入研究。团队利用340份中国不同产区的大豆种质资源，在长春和九台两个地点的四个环境下开展田间试验，采用全基因组关联分析（GWAS）、单倍型分析、QTL定位和候选基因筛选相结合的综合基因组学策略，系统解析了东北大豆油脂和蛋白含量的遗传结构。通过对多环境表型数据的联合分析，鉴定出105个与油脂含量显著关联的SNPs和59个与蛋白质含量显著关联的SNPs，其中3个SNPs同时调控两个性状且效应方向一致。研究还发现15个单倍型块，其等位基因数在2-4个之间，分别调控油脂含量（16.68-21.15%）和蛋白质含量（38.63-42.69%）的表型变异。

340份大豆种质中SOC与SPC性状值比较及相关性分析

基于连锁不平衡分析界定的基因组区间，团队共鉴定出17个稳定QTL位点，其中qSOC1、qSPC1、qSOC9、qSOC_SPC15.1和qSOC_SPC15.2为首次报道的新位点。通过功能注释、转录组分析、序列变异检测和单倍型分析等多轮筛选，从17个QTL区间的353个基因中，优先筛选出80个调控油脂、蛋白含量的候选基因，这些基因的单倍型等位基因数在2-8个之间，可使油脂含量在15.98-21.23%、蛋白质含量在37.69%-43.30%范围内变化。进一步研究发现，其中12个基因在高低纬度大豆群体中存在明显的分化选择特征，它们通过调控甾醇合成、氨基酸运输等关键代谢过程，塑造了东北大豆独特的品质特性，是解释不同纬度大豆油脂和蛋白含量差异的核心基因。该研究不仅揭示了东北大豆油脂和蛋白含量的复杂遗传调控网络，还提供了一批可直接用于分子育种的稳定QTL、优异单倍型和候选基因，为打破油脂和蛋白质含量的负相关关系、培育兼顾高油高蛋白的东北大豆新品种提供了重要基因资源和技术支撑。

研究成果近期发表在植物学国际期刊Frontiers in Plant Science 上。东北地理所卜默然博士为第一作者，冯献忠研究员和Javaid Akhter Bhat副研究员为共同通讯作者。研究得到三江实验室项目（SJ2025003）、国家生物育种重大专项（2023ZD04032）、国家自然科学基金（32488102、U21A20215）和吉林省重点项目（2025JLGJ0009NC）等联合资助。

论文信息：

Moran Bu, Ye Zhang, Weitao Xu, Yanhua Li, Hui Yu, Yaohua Zhang, Suxin Yang, Javaid Akhter Bhat and Xianzhong Feng. Genome-wide detection of superior haplotypes for seed oil and protein content in Northeast China soybean (Glycine max L.) germplasm. Frontiers in Plant Science, 2026, 17:1767299.