南京农业大学宋庆鑫教授应邀访问并作学术报告

2025年1月10日上午，南京农业大学宋庆鑫教授受邀前往北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、生命科学学院进行学术交流，并于吕志和大楼B101会议室作了题为“探寻高油高产大豆的精准设计密码”的学术报告。本次报告由重点实验室副主任秦跟基教授主持。

在此次报告中，宋庆鑫教授从大豆驯化的过程入手，稽古振今，提出了大豆精准设计育种策略，一方面可以通过解析大豆进化和驯化的遗传和表观遗传变化解析大豆“怎么变好的”，另一方面可以在此基础上进一步通过人工设计对农作物进行改良并探索创制多倍体新物种来使大豆“更好”。粒重和籽粒含油量作为大豆种子相关农艺性状是决定高油高产的重要因素，并且在籽粒发育过程中，粒重增加和油脂合成是协同进行的，宋庆鑫教授和他的团队目前主要聚焦在大豆高油高产关键调控基因的精准挖掘以及种质创新。而种质资源对于大豆研究至关重要，但由于大豆不像拟南芥一样具有明确信息的公开突变体库，因此，宋庆鑫教授团队此前利用大豆Williams 82品种，构建了世界上第一个覆盖全基因组且突变信息明确的大豆公开突变体库，并已免费向国内大豆科研团队发放2万余份突变体种质，其中，gmkix8-1突变体与野生型相比种子大小显著变大，开花时间显著缩短。在上述策略、方法、目标、材料都明确充分的情况下，宋庆鑫教授和他的团队开展了一系列的研究。从遗传基础上入手，大豆粒重和含油量存在正相关，并且从四种豆科植物的驯化过程中发现一些共同进化选择的区间，与其表型相关联看到大豆粒重的趋同驯化调控过程。在大豆的驯化过程中，除了遗传上的变化，表观遗传的改变对于大豆的驯化至关重要。宋庆鑫教授和他的团队研究发现改变DNA甲基化可以提高大豆粒重和产量，突变体dme-1、dme-2、dme-3、dme-4、dme-5相较于野生型大豆其种子大小以及百粒种子重量都出现了显著上升。并且，通过多组学分析揭示了大豆多倍化与驯化过程中三维基因组结构的变化和调控作用，为大豆的进化和驯化的表观遗传调控研究提供了新观点。此外，为了挖掘到与大豆重要农艺性状相关的遗传和表观遗传的位点，宋庆鑫教授和他的团队通过全基因组关联分析（GWAS）分别定位到26和33个与粒重和籽粒含油量显著关联的遗传区间，其中2个遗传区间同时调控粒重和籽粒含油量。进一步通过全转录组关联分析（TWAS）、基因敲除和过表达等实验，发现位于其中一个遗传区间GmRWOS1为大豆粒重和籽粒含油量的负调控基因。该基因编码钠泵蛋白，其单倍型在人工驯化和改良中受到强烈选择。并且，该研究中鉴定到协同调控粒重和籽粒含油量的共表达网络IC79，其对于协同调控粒重和籽粒含油量的重要作用。另外，为了发掘调控重要农艺性状的关键转录因子，宋庆鑫教授和他的团队构建了大豆转录因子的全基因组结合位点图谱和转录因子-靶基因调控网络，并基于该网络发掘出调控大豆籽粒含油量的关键转录因子。而除了传统育种的分子育种之外，宋庆鑫教授和他的团队也聚焦在探索创制多倍体新物种。创制多倍体种质是提高单产和边际土地种植面积的潜在途径，宋庆鑫教授和他的团队创制同源四倍体野生大豆和栽培大豆并发现同源四倍体大豆表现出更强的耐盐性。

在报告结束后，宋庆鑫教授与在场师生就报告内容涉及到的领域和科研的心得体会进行了热烈的讨论。衷心地感谢宋庆鑫教授为我们带来的这次学术学术交流的机会，让我们收获颇丰，希望未来有更多的交流合作。