高产含大豆基因的蛋白质

剩菜可能非常有价值。例如，当大豆种子被压碎并且油被提取时，剩下的被称为豆粕。你会想要保存这个剩余的。豆粕含有优质蛋白质。在全球范围内，接近98%的豆粕用于动物饲料。联合国粮食及农业组织称其为“动物饲料中最重要和优选的优质植物蛋白来源”。

但大豆种植者面临挑战。已经证明难以开发具有高蛋白质水平和高产量的大豆品种。这两个特征是负相关的：当大豆产量高时，蛋白质水平趋于降低，反之亦然。

植物育种家Brian Diers及其同事在一项新研究中解决了这个问题。他们的初步结果表明，有可能在不显着降低产量的情况下培育蛋白质浓度较高的大豆。

“种植者通常根据他们向买家提供的大豆的重量来支付，”伊利诺伊大学厄本那 - 香槟分校的研究员迪尔斯说。“因此，种植者决定主要根据产量来种植哪些大豆品种。”

Diers说，如果高蛋白品种的大豆产量相对较低，可能不会被种植者选择。

在这项研究中，研究人员通过将蛋白质培育成两种不同的大豆品种来测试一种增加蛋白质的基因。结果很有希望。具有高蛋白质基因的两个品种的植物具有增加的蛋白质浓度并且没有显示出产量的显着降低。

“这项研究也增加了我们对大豆中蛋白质浓度遗传学的理解，”Diers说。“这很重要，因为大豆蛋白浓度会受到许多基因的影响。”

这些基因分布在大豆DNA的不同位置。每个位置的不同版本的基因可导致大豆中更高或更低的蛋白质浓度。

大豆细胞中的DNA - 如同所有植物和动物细胞一样 - 被包装成称为染色体的结构。研究人员专注于位于15号染色体上的一个基因，该基因之前被证明会影响蛋白质浓度。“但尚未就这种基因如何影响农艺性状(如产量)进行研究，”迪尔斯说。

他们通过将基因培育成两个品种的大豆并测试蛋白质浓度和产量的品系，开发了含有和不含高蛋白基因的实验系。

“我们发现15号染色体上的这个基因不断增加蛋白质浓度，”Diers说道。该基因使蛋白质浓度增加到每千克大豆8至14克。“这种基因可能是育种者在需要蛋白质浓度较高的大豆时使用的良好选择。”

研究人员确实看到该基因导致种子油浓度下降。然而，他们没有观察到产量的显着降低。这与20号染色体上基因对蛋白质浓度增加的影响相反，但也显着降低了大豆品种的产量。

然而，Diers对研究中观察到的非显着的产量减少持谨慎态度。“我们确实观察到了一个负收益率趋势，但它没有统计学意义，”他说。

通过将其培育成两个品种来测试该基因。这很重要，因为“基因需要在不同品种间进行评估，”Diers说。“有时基因只能在某些品种中发挥作用，而在其育种者必须掌握这些信息以避免意外。

高蛋白，高产大豆品种对种植者和最终用户具有吸引力。豆粕中的蛋白质被认为是高质量的，因为它由相当均衡的氨基酸组成。“豆粕在动物饲料中补充玉米，”迪尔斯说。

Diers现在致力于生成更详细的15号染色体图谱。更精确的遗传图谱可以帮助育种者生成其他高蛋白质的大豆品种。