大豆耐盐育种新突破！一个关键基因突变，让盐碱地也能高产

基因编辑与分子育种，正让“不毛之地”变为“丰收粮仓”成为可能。

在全球范围内，土壤盐渍化正日益成为制约农业生产的关键因素。对于作为重要油料和蛋白作物的大豆而言，培育耐盐品种至关重要。以往的研究虽已鉴定出不少耐盐基因，但其在自然群体中的变异规律及育种应用潜力往往不明。

近日，一项发表于《Advanced Science》的研究A Coding SNP in GmPM30 Enhances Soybean Salinity Tolerance and Yield through the GmLEA1-GmPM30-GmLEC1 Module（https://doi.org/10.1002/advs.202509391），揭开了大豆耐盐性调控的新机制——一个位于GmPM30基因编码区的单核苷酸突变，通过一个全新的蛋白互作模块，显著提升了大豆的耐盐性与产量。

本研究整合了进化基因组学、分子生物学与遗传育种，不仅阐明了分子机制，更开发了实用的分子标记，为大豆耐盐分子设计育种提供了强有力的工具和基因资源。

一、研究方法思路

1. 群体遗传学：分析555份大豆种质中GmPM30的自然变异与地理分布。
2. 遗传转化：构建过表达、RNAi、CRISPR突变体，验证基因功能。
3. 蛋白互作：通过Y2H、BiFC、Co-IP、LCI等手段揭示GmPM30与GmLEA1、GmLEC1的互作。
4. 转录组分析：比较不同单倍型在盐胁迫下的基因表达差异。
5. 分子标记开发：开发KASP标记用于分子辅助育种。

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二、主要研究结果

1）GmPM30 过表达显著提升大豆耐盐性

盐胁迫下，GmPM30-OE 植株生物量更高，SOD/POD 活性提升，MDA 含量降低 25%，细胞膜稳定性增强。

图 1：GmPM30 增强大豆转基因植株的耐盐性

2）GmPM30 存在功能性自然变异（HapT/HapC）

编码区 T/C SNP 导致第 72 位氨基酸 Thr/Ala 替换；HapT 在高纬度盐胁迫区域富集，耐盐性及产量显著优于 HapC。

图 2：中国大豆资源中 GmPM30 的单倍型分析

图 3：中国大豆资源中 HapT 和 HapC 的地理分布及功能验证

3）GmPM30 与 GmLEA1、GmLEC1 形成互作模块

HapT 与两蛋白结合强度显著高于 HapC，协同降低离子渗漏、MDA 及 H₂O₂积累，增强蛋白稳定性。

图4: GmPM30与GmLEA1和GmLEC1相互作用并协同减轻膜损伤

4）转录组揭示HapT激活更强逆境响应通路

HapT-OE根系在盐胁迫下激活更多抗氧化与离子转运基因。

图5: HapT-OE、HapC-OE和EV转基因大豆毛状根的转录组分析

5）聚合优良单倍型显著提升盐碱地产量，同时通过KASP 标记辅助育种成效显著

聚合GmPM30-HapT + GmLEA1-Hap3 + GmLEC1-Hap3 的组合在盐碱地中产量最高。

开发的 Kasp-HSY 标记可 100% 区分 HapT/HapC，导入 HapT 的 F₃杂交系在盐田的发芽率、生物量及产量均显著提升

图7g: GmPM30、GmLEA1和GmLEC1的组合单倍型分析及其育种潜力

图8: GmPM30-HapT作为现代育种中的优良等位基因，在盐碱地上增强耐盐性和产量性状

三、研究意义

1. 理论意义：揭示了 GmLEA1-GmPM30-GmLEC1 模块通过蛋白互作调控耐盐性的新机制，阐明了自然变异在作物抗逆驯化中的关键作用。
2. 应用价值：开发的 KASP 标记可直接用于耐盐高产大豆分子育种，单倍型聚合策略为作物抗逆性状改良提供了可复制的技术蓝图。
3. 行业启示：验证了基因自然变异挖掘与遗传转化、分子标记技术结合的育种模式，为植物遗传转化技术的产业化应用提供了典型案例。

四、总结

本研究通过多组学+遗传转化+分子育种一体化策略，揭示了一个编码区SNP通过调控蛋白互作增强大豆耐盐性与产量的分子机制，并开发出可用于育种的KASP标记。为大豆及其他作物的耐盐育种提供了可复制的工作流程与基因资源。