大豆品种黑河54衍生品种的遗传变异解析及其在育种中的关键基因组贡献

为解决大豆育种中遗传基础狭窄和优良等位基因传递机制不清的问题，研究人员对黑河54衍生的42个大豆品种及8个亲本进行了180K SNP芯片分析。通过群体遗传学和图形基因型分析，揭示了4个育种阶段的遗传聚类特征，鉴定了染色体18和20上控制茎生长习性(Dt2)和小叶形状(Ln)的关键保守区段，阐明了外源种质Tokachi Nagaha和Heihe 1的基因组贡献规律。该研究为大豆分子设计育种提供了靶向位点，成果发表于《The Crop Journal》。

　　

大豆作为全球重要的粮食和经济作物，其育种进程长期面临遗传多样性下降的挑战。在中国东北黑河地区，一个名为黑河54的奠基品种自1967年释放以来，已衍生出85个栽培品种，其中黑河43更是成为2015年后中国种植面积最大的品种。然而，长达半个世纪的育种过程中，这些品种积累了哪些关键遗传变异？外源种质如何贡献优良性状？这些问题一直缺乏基因组层面的系统解析。

中国农业科学院作物科学研究所的研究团队通过180K SNP芯片技术，对黑河54及其衍生品种进行了全基因组扫描。研究采用群体遗传学分析和图形基因型构建技术，首次绘制了该育种体系的染色体传递图谱。样本来源于中国国家大豆种质库，包含42个品种和8个亲本。通过PLINK软件进行SNP过滤和连锁不平衡分析，使用GGT 2.0可视化染色体片段，并借助Tassel 5.0计算遗传多样性指数。

遗传聚类分析揭示了四个与育种阶段对应的群体。第一组包含黑河54及其直接亲本丰收1号和绥农1号，遗传多样性指数(π)最高达0.252。引人注目的是，研究鉴定出6条染色体上的保守区段，其中18号染色体59.5-60.1 Mb区间包含控制半有限生长习性的Dt2基因(Glyma18g50910)，该区段在37个半有限生长品种中保持稳定传递。

外源种质贡献分析发现，日本品种十胜长叶(Tokachi Nagaha)通过3号染色体三个区段(8.2-17.2 Mb、24.7-28.6 Mb、36.3-42.8 Mb)影响了19个品种。俄罗斯引种黑河1号则贡献了1号染色体45.9-55.3 Mb的关键区段。特别值得注意的是，20号染色体34.3-35.9 Mb区间存在控制窄小叶的Ln基因，测序证实29个窄小叶品种均携带C核苷酸变异。

在黑河43的基因组构成研究中，发现其8条染色体存在显著的亲本贡献偏倚。例如5号和12号染色体全部SNP来自父本黑河23，而6号和17号染色体80%以上SNP来自母本黑河18。这种不对称遗传模式可能解释了该品种优异的产量表现，其携带的QTL包括5号染色体上的蛋白质含量位点GqPC5和14号染色体上的株高位点6-g14。

讨论部分强调了该研究的双重价值：一方面揭示了黑河育种体系如何通过保留Dt2和Ln等关键基因区段维持农艺性状稳定；另一方面鉴定了外源种质如十胜长叶贡献的产量相关QTL。特别值得注意的是，研究发现加拿大品种枫箭(Maple Arrow)通过8号染色体17.3-20.7 Mb区间可能传递了抗菌核病(Qsp-3)性状，而其携带的灰色茸毛等位基因则可能增强苗期耐寒性。

这项研究首次系统解析了中国最重要大豆育种体系的基因组演化规律，为分子设计育种提供了精准靶点。发现的保守染色体区段可作为"育种标志物"，指导优良等位基因的定向聚合。研究还建立了外源种质利用的基因组学范式，对突破大豆育种瓶颈具有重要指导意义。论文中建立的180K SNP分析流程，也为其他作物育种研究提供了技术参考。