大豆(Glycine max[L.]Merr.)是一种重要的油料作物，可提供全球30%的食用油和69%的膳食蛋白质。大豆蛋白富含人体必需的八种氨基酸，被誉为“最理想的蛋白质来源之一”。目前，随着大豆食品加工业的不断发展，动物饲料蛋白的需求量也在不断增加，而且这一趋势短期内不会改变。在过去几十年里，通过常规育种对关键农艺性状进行协同优化，极大地提高了作物产量。以往的研究更多关注的是大豆单一性状的调控机制，对多个性状的协同调控研究有限，性状之间的耦合效应和遗传调控网络并不清晰。因此，在当前大力推广种植高油高产大豆的形势下，稳定或逐步提高大豆的含油量和蛋白质含量，对于改善全球植物油和植物蛋白的供给、提高大豆品质具有重要意义。
近日，Plant, Cell & Environment（中科院一区TOP，IF=6.0）在线发表了东北农业大学陈庆山教授团队齐照明研究员与英国伯明翰大学Christine Foyer教授联合的题为“Soybean Oil and Protein: Biosynthesis, Regulation and Strategies for Genetic Improvement”的综述文章。该综述结合近年来的大豆品质相关研究，分析了大豆种子中蛋白质和油分含量出现此消彼长现象的原因（图1）。综述了脂肪酸和蛋白质在质体、细胞质和内质网之间的运输途径及相关机制（图2）。此外，该综述进一步整理了与蛋白质和脂肪酸生物合成相关的转录调控网络信息。
图1大豆生长发育过程中光同化物和含氮物质的运输过程
图2植物中油分的生物合成、积累和氧化途径
在此基础上，该综述还讨论了利用这些基因以提高大豆食用价值的策略（图3）。包括在野生种质中发现优异的等位变异，从而克服困扰高产、高蛋白和高油大豆育种的遗传瓶颈效应。通过增加碳源来控制大豆油分和蛋白质的积累，克服蛋白质与含油量之间的负相关，保持多种性状之间的平衡关系，是提高大豆品质的关键。最后，讨论了多组学技术加速大豆育种，将基因组学、群体遗传学、基因图谱和功能基因组学结合起来进行作物设计，有助于提高农业的可持续性，满足日益增长的营养和工业需求。
图3改良大豆品质的策略
东北农业大学农学院齐照明研究员和英国伯明翰大学Christine Foyer教授为论文共同通讯作者，东北农业大学农学院大豆遗传改良团队博士研究生李慧为论文第一作者，已毕业硕士研究生孙佳和硕士研究生张颖为论文共同一作，已毕业硕士研究生王宁、董慧颖和硕士研究生李天书、杨明亮副教授、徐畅讲师、胡利民副教授、刘春燕教授、陈庆山教授等参与了这项工作。该论文得到了国家自然科学基金（32201755，32472108）、国家重点研发计划（2021YFF1001202）、大豆产业体系（CARS-04-PS15）和黑龙江省双一流培育项目（LJGXCG2022-035）等支持。
