大豆种子蛋白质与黄酮类化合物的基因型差异及其对靶向代谢物的调控机制研究

为解决大豆种子营养品质的基因型差异问题，研究人员针对10个越南大豆种质资源，开展蛋白质、酚类及黄酮类化合物（THA/PA/FA）的代谢组学与基因表达分析。研究发现蛋白质含量与种子重量正相关（29.7%-35.7%），而黄酮类与种皮颜色显著关联（黑种皮DTD的FA达2.1 mg g-1 ），且二者呈负相关（r=-0.36*）。该研究为大豆品质育种提供关键靶点（7S/11S蛋白、GmPAL1/GmCHS8基因）和地理分布策略，发表于《The Open Agriculture Journal》。

　　

大豆作为全球重要的粮食作物，其种子富含蛋白质、黄酮类化合物等营养成分，对人体健康具有抗氧化、降胆固醇等作用。然而，不同基因型大豆种子的营养组成存在显著差异，且蛋白质与黄酮类化合物的代谢关系尚未明确。此外，种皮颜色、种子重量等表型特征如何影响这些代谢物的积累，以及地理因素是否参与调控，均是当前研究的空白领域。针对这些问题，越南太原农林大学的研究团队对10个越南本土大豆种质资源展开系统研究，揭示了蛋白质与黄酮类化合物的基因型差异规律及其互作机制，相关成果发表在《The Open Agriculture Journal》。

研究采用代谢组学分析（Bradford法测蛋白质、Folin-Ciocalteu法测酚类、RP-HPLC定量单体）、qRT-PCR（检测7S/11S、GmPAL1/GmCHS8基因表达）、地理信息系统（QGIS绘制营养分布图）及多变量统计（PCA、随机森林）等技术。样本来源于越南红河三角洲、西北和东北地区的10个地方品种及栽培种，涵盖黄、黑两种种皮颜色。

3.1 蛋白质对种子重量和种皮颜色的响应
研究发现种子蛋白质含量（29.7%-35.7%）与100粒种子重量呈正相关（r=0.25*），其中VHG品种含量最高（35.7%）。基因表达显示，高蛋白品种的β-伴大豆球蛋白（7S）和大豆球蛋白（11S）表达量分别比低蛋白品种高4.8倍和3.2倍，证实种子大小是蛋白质积累的关键因素，而种皮颜色无显著影响。

3.2 酚类与黄酮类化合物的分布特征
黑种皮品种DTD的总酚（37.7 μg g^-1
）和黄酮（2.1 mg g^-1
）含量最高，其苯丙氨酸解氨酶（GmPAL1）和查尔酮合成酶（GmCHS8）基因表达量分别上调2.3倍和14.2倍，表明种皮颜色通过苯丙烷代谢通路调控次级代谢物积累。

3.3-3.5 代谢物互作与地理分布
聚类分析显示蛋白质与黄酮类呈显著负相关（r=-0.36*），且地理分布表明红河三角洲品种的酚类和黄酮含量显著高于其他地区（p<0.05）。QGIS图谱进一步揭示低海拔区域（如Vinh Phuc）更利于黄酮积累，而高海拔的Ha Giang则以高蛋白为特征。

该研究首次阐明大豆种子中蛋白质与黄酮类化合物的负向调控关系，提出种皮颜色和地理起源是品质育种的重要筛选指标。结论强调，通过选择特定基因型（如高蛋白的VHG或高黄酮的DTD）及优化种植区域，可定向改良大豆营养品质。这一发现为功能性大豆品种选育和食品工业应用提供了理论依据与实践策略。