青岛农业大学生命科学学院作物应用基因组研究团队成功克隆了控制大豆种皮硬实性的主效基因，6月22日，学术论文 “The calcineurin-like gene GmHs1-1 controls hard seededness in soybean”于国际顶级学术期刊《自然－遗传学》（Nature Genetics）（影响因子33.463）在线发表。该研究由普渡大学、青岛农业大学、伊利诺伊大学和密苏里大学合作完成，生科院泰山学者马渐新博士为通讯作者，蔡春梅博士为并列第一作者。

种皮的硬实性对多数野生豆科植物来说是非常重要的性状，它可以长期维持种子的休眠和生命力。但是硬实性不利于种子萌发，阻碍了野生大豆在种质创新中的有效利用和大豆种子的大量繁殖。因此，种皮吸胀性成为豆科植物人工驯化的重要目标性状之一。此外，硬实性还与种皮中钙的含量有关，可增加豆制品的营养价值。目前，除了在2号染色体发现与大豆硬实性相关的QTL的报道外，在任何植物中都一直未能克隆控制该性状的基因。

马渐新团队通过多年的不懈努力，通过图位克隆的方法鉴定出了控制大豆硬实性的唯一的主效基因GmHs1-1。该基因编码一个定位于细胞膜的钙调金属磷酸酯酶跨膜蛋白。GmHs1-1基因主要在种皮的栅栏层表达，并与种皮中的钙含量相关。通过对野生大豆和Williams82中该基因的编码序列分析，发现GmHs1-1基因内一个点突变的人工选择导致了种皮从硬实性向吸胀性的转变。该点突变改变的氨基酸位于细胞膜外，影响了蛋白质的α-螺旋结构，因而导致该基因功能的渐弱或丧失。虽然在栽培大豆的驯化过程中人工选择出大量的非硬实性的地方品种，一部分地方品种因为具有种皮破裂的特性而摆脱了对非硬实性的人工选择，因为种皮破裂也能克服硬实性使种子吸胀萌发。虽然一个单碱基的突变是从种皮硬实性到吸涨性转变的唯一来源，但该突变由于野生大豆和栽培大豆之间遗传物质的相互渗入可能经历了重新或多次选择。

该研究明确了野生和栽培大豆中种皮硬实基因的变异类型，不仅为硬实和吸胀资源的标记辅助筛选提供了高效鉴别标记，也为阐明人工选择过程中大豆育成品种的基因变异提供了重要的线索。该研究将会加快对其他豆类植物中控制该性状的基因鉴定。

论文发表网址：http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.3339.html