Auswahl von GmSWEET39 zur Verbesserung von Öl und Protein in Sojabohne

Die Sojabohne Glycine max (L.) Merr. wurde aus der wilden Sojabohne (G. soja Sieb. und Zucc.) domesticiert und wurde weiter als duale Saatgutkultur verbessert, um wertvolles Öl und Protein für Lebensmittel, Futtermittel und industrielle Anwendungen bereitzustellen. Dennoch ist die zugrunde liegende genetische und molekulare Basis weniger gut verstanden. Durch die Kombination von hochzuverlässiger bi-parentaler Verknüpfungskartierung mit hochauflösender Assoziationsanalyse basierend auf 631 vollständig sequenzierten Genomen haben wir wichtige Sojabohnen-Protein- und Öl-QTLs auf Chromosom 15 einem Zuckertransporter-Gen (GmSWEET39) zugeordnet. Eine zwei-Nukleotid-CC-Deletion, die das C-Terminus von GmSWEET39 verkürzt, war stark mit hohem Saatgutöl und niedrigem Saatgutprotein verbunden, was auf ihren pleiotropen Effekt auf den Protein- und Ölgehalt hinweist. GmSWEET39 wurde überwiegend im Parenchym und der Integument der Samenschale exprimiert und reguliert wahrscheinlich die Anreicherung von Öl und Protein, indem es den Zuckerverkehr von der mütterlichen Samenschale zum filialen Embryo beeinflusst. Wir haben gezeigt, dass GmSWEET39 eine doppelte Funktion für sowohl Öl- als auch Proteinverbesserung hat und zwei verschiedene Wege der künstlichen Selektion durchläuft. Ein CC-Deletion (CC-) Haplotyp H1 wurde während der Domestikation intensiv ausgewählt und weltweit in der Sojabohnenverbesserung verwendet. H1 ist in nordamerikanischen Sojabohnensorten fixiert. Der proteinbevorzugte (CC+) Haplotyp H3 unterliegt weiterhin einer laufenden Selektion, was seine nachhaltige Rolle für die Verbesserung des Sojabohnenproteins widerspiegelt. Das umfassende Wissen über die molekulare Basis, die den wichtigsten QTL und den mit der Sojabohnenverbesserung assoziierten GmSWEET39-Haplotypen zugrunde liegt, wäre wertvoll, um neue Strategien zur Verbesserung der Sojabohnensaatgutqualität mittels molekularer Züchtung und biotechnologischer Ansätze zu entwerfen.