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尽管改良品种使大豆（Glycine max (L.) Merr.）产量数十年来稳定提高，但伴随的株型结构（shoot architecture, SA）性状变化研究不足。为此，研究人员分析了跨越八个育种年代的55个品种，并估计了适应明尼苏达州中南部品种的产量遗
尽管改良品种使大豆（Glycine max (L.) Merr.）产量数十年来稳定提高，但伴随的株型结构（shoot architecture, SA）性状变化研究不足。为此，研究人员分析了跨越八个育种年代的55个品种，并估计了适应明尼苏达州中南部品种的产量遗传增益（genetic gain for yield）为20.7 kg ha?1 year?1。产量提高伴随显著的构型变化：分枝角（branch angle, BA）每年增加0.06°，而分枝区长度（branching zone length, BZ）和首枝高度（first branch height, FBH）下降。这表明现代品种具有更宽且更紧凑、起始位置更靠近地面的分枝。小叶长度（leaflet length, LL）和小叶宽度（leaflet width, LW）下降，导致总小叶面积（total leaflet area）减少17%。茎长（stem length, SL）降低26%，主要由于茎中部和上部节间（internode）缩短。现代品种表现出更压缩的上部株型结构，这与研究人员关于育种者间接选择开放冠层以增加光透射的假设相矛盾。关键的是，这些构型改变未改变平均冠层覆盖（average canopy coverage, ACC）或冠层郁闭时间（days to canopy closure, DTCC）。这些发现将为未来改良株型结构、优化冠层结构以实现高效光捕获和提高大豆产量潜力提供依据。
研究背景方面，大豆是全球重要田作物和植物油与蛋白来源，产量提升主要依赖品种遗传改良；已有研究报道不同地区和成熟组存在产量遗传增益，但伴随产量提升的株型结构（shoot architecture, SA）变化缺乏详细研究。其他作物中，育种已改变叶角、株高和冠层结构，而大豆产量增益较多来自单株产量，分枝和种植密度可塑性可能重要；冠层对光合有效辐射（photosynthetically active radiation, PAR）的截获与作物生长和产量相关，因此需要明确美国上中西部适应品种在长期育种中SA和冠层覆盖（canopy coverage, CC）是否发生变化。研究人员据此构建1938—2019年释放的55个成熟组I或II大豆品种，开展多年多点试验，发现产量随释放年份（year of release, YOR）线性提高，同时出现基部更紧凑分枝、较短茎秆、较小叶面积和更压缩上部冠层，但ACC和DTCC未变；这为未来通过改良SA优化冠层光捕获和产量潜力提供依据。
关键技术方法概括（不超过250字）：研究人员从公共和私营育种项目收集55个适应美国上中西部、释放于1938—2019年的成熟组I或II大豆品种，在明尼苏达州Lamberton、Rosemount、Waseca和St. Paul于2019—2022年多年多点种植，采用随机完全区组设计、2次重复，播种密度431,580 seeds ha
?1；在R3—R4期每小区破坏性取样6株，用ImageJ测量株型性状；用DJI Inspire 1无人机系统（unmanned aircraft system, UAS）量化CC，并以二次拟合估算ACC和DTCC；用近红外反射测定种子蛋白和油分；用ASReml-R混合模型获得品种效应最佳线性无偏估计（best linear unbiased estimate, BLUE），再以YOR进行线性和二次回归。
研究结果如下。3.1 种子产量、蛋白质和油分：通过55个品种多年多点表型和YOR回归，研究人员发现产量线性增加20.7 kg ha
?1 year
?1，现代品种较早期品种增产1679 kg ha
?1，约74.9%；蛋白质含量每年下降0.016%，油分总体无显著变化。3.2 ACC和冠层郁闭时间：通过UAS估算ACC和DTCC并与YOR回归，发现二者均与YOR无显著关联，说明产量提高时平均冠层覆盖和冠层郁闭时间相对稳定。3.3 分枝性状：通过测量BA、BZ和FBH并与YOR回归，发现BA每年增加0.06°，总变化约5.04°（11.4%）；BZ每年下降0.084 cm，降幅27.6%；FBH每年下降0.048 cm，降幅34.6%；在高播种密度下分枝数（branch number, BN）无显著变化；现代品种分枝更宽、更紧凑且起始更靠近地面。3.4 小叶长度、宽度和面积：通过测量中部代表性三出复叶的小叶性状并与YOR回归，发现小叶面积每年下降0.155 cm
2，降幅17.1%；小叶长度和小叶宽度分别下降7.6%和8.0%。3.5 上部冠层形状：通过上部5个叶柄长度和4个节间长度回归得到叶柄斜率（petiole slope, PS）和节间斜率（internode slope, IS），发现PS随YOR显著增加，约0.0168 cm year
?1，现代品种较早期增加约34%，表明上部冠层更压缩；IS随YOR下降约19.4%，但其可靠性低且品种间差异未显著。3.6 节数、节间长度和总茎长：通过分段测量主茎节间并与YOR回归，发现茎长每年下降0.380 cm，总降幅26.1%；基部、中部和上部节间长度均下降，其中中部和上部降幅分别约26.5%和25.1%，高于基部23.2%；节数仅下降5.1%，说明茎长降低主要由节间缩短、尤其中上部节间缩短驱动。
讨论部分总结：产量遗传增益与既有研究报道一致，说明遗传改良是产量提升的重要驱动；ACC和DTCC未随YOR变化，提示现代品种可能通过改变冠层结构而非扩大冠层覆盖来提高光利用，原文也指出尚未直接测定光透射。小叶变小可能有利于光向冠层下部透射，但上部冠层更压缩可能限制光透射，二者可能对冠层光截获产生平衡作用；原文明确需要未来直接测定光透射。茎长降低主要源于中上部节间缩短，可能有助于降低倒伏风险；分枝角增大、分枝区和首枝高度降低使基部分枝更紧凑，高密度下分枝数未变；现代收获设备减少残茬损失也可能允许较低首枝高度。
研究结论部分翻译：八十年针对产量和农艺性状的育种已以特定且可测量的方式改变大豆SA。现代品种表现出茎基部更紧凑的分枝、主要由中上部节间缩短驱动的SL降低、更小的小叶以及更压缩的上部冠层轮廓。总体而言，这些变化表明大豆向更紧凑的植株转变并支持更高的单株种子产量。值得注意的是，这些构型改变未伴随可检测的ACC或冠层郁闭时间变化。基于既往研究和理论，研究人员曾假设产量选择将导致上部冠层结构更有利于光透射至冠层下部以提高光利用效率，但研究结果与预期相反。小叶大小、主茎分枝分布和总SL的变化可能对冠层光透射产生平衡效应。育种者是否无意中将大豆品种推向次优SA可作为未来研究重点；这些发现将为未来改良SA、优化冠层结构以实现更有效光捕获并最终提高大豆产量潜力提供依据。
