中国野生大豆皂角苷成分表型、基因型及基因鉴定

Saponins are functionally active substancces with functions of lowering blood lids, antivirus, nourishing-liver, and antiexidation. Increasing saponin content will be one of the main goals in soybean breeding of interest chemical compositions. Soysaponins have about 50 kinds of components, and they are classified into two classes, group A and DDMP saponins. Group A makes soybeans bitter. DDMP component have stronger bioactive function. Five genes controlling the syntheses of soysaponins. At present, soybean breeding in nutrition quality and biofunctional components is still a weakest area, particularly the breeding activities in the functional components have yet not been attempted. The reasons can be attributed to no eximious gene resources and the unclear genetics of various nutritive components, or no available genetic resources in China, whose genetic patterns have been clarified abroad. Therefore, we cannot carry out purposive, specific and exercisable breeding practices. Because the identification of biofunctional component lags badly behind, led to no available genes for breeding service although we hold large numbers of genetic resources but however have not been adequately evaluated and mined for interest genes, which has seriously encumbered functional breeding of soybeans. This study is to identify the genotypes and genes for saponins in Chinese wild soybean resources in order to provide useful genes for the nutritional breeding of soybeans in China.

大豆皂角苷是重要的生物功能活性物质，具有降血脂、抗病毒、养肝、抗氧化作用，是大豆功能性化学成分育种的主要目标性状之一。大豆皂角苷成分近50种，可归为两大类，既组分A和DDMP皂角苷。组分A成分使大豆带有苦涩味，而DDMP成分具有更强的生物活性功能。已发现5个基因控制大豆皂角苷的合成。目前，大豆营养品质育种和生物功能成分育种还是我国大豆育种的最薄弱的领域，尤其功能性化学成分育种还没有尝试。其主要原因是没有皂角苷优良基因资源和各种成分的遗传规律不清楚，或者是我国没有基因资源可以利用，无法进行有目的、针对性、可操作性的育种实践。由于我们在此领域鉴定滞后，具有众多资源而没有充分评价和挖掘出目的基因，导致无基因为育种服务，阻碍大豆功能性化学成分育种。本项研究前瞻性地鉴定我国野生大豆皂角苷成分基因型及基因，为大豆营养育种提供有用的基因。

大豆皂角苷是提高人的免疫力的营养活性物质，在大豆营养育种上有极大的利用价值。然而，由于其A组皂角苷被认为是大豆食品加工中苦涩味的来源，所以育种除掉该成分也是个重要育种目标。野生大豆是栽培大豆的祖先种，含有许多有用的基因和性状，是大豆育种的重要遗传资源。本研究进行中国野生大豆皂角苷成分研究，超额完成申报的计划任务：（1）鉴定3805份中国野生大豆的皂角苷成分种类、基因型及基因和（2）调查皂角苷种类、基因型及基因的地理分布。还额外（3）测定32个表型和34个基因型资源的皂角苷含量，筛选出对健康更有益的B组成分高含量资源和（4）挖掘出有用的无苦涩味基因资源。（5）测定了2959份栽培大豆的皂角苷种类。研究结果如下：.1．使用薄层层析法（TLC）和高速液相层析（HPLC）鉴定出23个皂角苷成分。这些成划分6个组（A, DDMP, B, E, α和β）、32个表型和34个基因型。.2. 首次新发现4个新成分：K-αg (β组)、 HAb-αg (β组)、A-αg和KA-αg。其中A-αg成分是A组皂角苷的生物合成的前体成分。并使用高分辨率质谱法（HRMS）和液相色谱-质谱（LC-MS/MS）测定了新成分（K-αg，HAb-αg，A-αg和KA-αg）的分子结构。.3. 鉴定出7份优异的大豆无苦涩味基因A0突变体资源（即C-22碳位上缺少第二个糖基）。对这些优异突变体基因进行了基因测序，发现由3种遗传机制导致突变， 即碱基缺失、终止密码和涉及基因外调控。鉴定出2份E组Bd成分高含量资源和4份A组Ae成分高含量、缺少Aa成分的资源。.4. 发现一个A组皂角苷生物合成关键基因位点Sg-7。隐性sg-7基因突变体也是一种无苦涩味基因突变体（C-22碳位上缺第一个糖基，即无阿拉伯糖）.5. 在中国野生大豆中首次发现独立存在的成分H-αg 、I-αg 、J-αg 。这些成分在日韩野生大豆中都是同时存在于植株中，而中国野生大豆可以看到它们单独存在植株中。基于本研究测定出的新皂角苷成分和其它稀有的新颖成分，重新归类和整理了皂角苷成分的名称和命名规则。.本项目超额达到预期目的。发表以国家自然基金委为第一资助的SCI文章5篇，使我国这一领域赶上国际同期水平。