大豆，作為重要的糧食作物，我國進(jìn)口量高達(dá)85%，自產(chǎn)率卻不足15%，而主產(chǎn)區(qū)東北的大豆產(chǎn)量則占全國產(chǎn)量的60%。促進(jìn)東北的大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展，意義十分重大。

　　劉寶輝、馮獻(xiàn)忠研究員領(lǐng)銜的中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所大豆分子設(shè)計育種重點實驗室團隊，近年來在這方面不斷有突破。他們正在通過分子育種的方式，試圖實現(xiàn)大豆的“定制化”生產(chǎn)。

　　揭秘大豆光周期 

　　“大豆的發(fā)育期主要與光周期有關(guān)。目前已知的10個和大豆光周期有關(guān)的基因研究，我們參與了6個，在這方面的研究處于領(lǐng)先水平?！瘪T獻(xiàn)忠告訴《中國科學(xué)報》記者。

　　光周期現(xiàn)象，是生物對晝夜光暗循環(huán)格局的反應(yīng)。大多數(shù)一年生植物的開花決定于每日日照時間的長短。自上世紀(jì)20年代，科學(xué)家們以大豆等作物為材料發(fā)現(xiàn)光周期現(xiàn)象近百年來，人們對該現(xiàn)象的研究在模式作物擬南芥及水稻中取得了一系列的突破性進(jìn)展。

　　大豆是一種敏感的短日照作物。東北是我國大豆主產(chǎn)區(qū)，適應(yīng)于高緯度地區(qū)種植的大豆栽培種必須具有對光周期不敏感性，否則在早霜來臨前大豆不能正常成熟造成減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。

　　此前，科學(xué)家通過遺傳學(xué)方法明確了大豆生育期位點E1至E8及J等位點，其中E1、E3、E4及E7與大豆光周期反應(yīng)密切相關(guān)。近年來，劉寶輝所在的大豆分子育種團隊與國外研究者進(jìn)行相關(guān)合作，已經(jīng)完成了對大豆幾個主要生育期基因E1、E2、E3、E4的克隆。

　　事實上，和大豆光周期相關(guān)的研究，最終可以服務(wù)于大豆的分子設(shè)計育種工作。

　　　　分子育種的未來 

　　科研人員告訴記者，從國內(nèi)外優(yōu)良品種的培育現(xiàn)狀與發(fā)展歷史來看，分子設(shè)計育種代表著未來的方向，在大豆中明確的功能基因越多，對于開展分子設(shè)計育種越為有利。大豆光周期基因的研究不僅可以使科學(xué)家能直接用于分子設(shè)計育種，而且還對大豆中與產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的研究提供成功的范例。

　　我國大豆生產(chǎn)當(dāng)前處于一個重要時期，國內(nèi)大豆種植面積逐年下降，國內(nèi)生產(chǎn)總量占國內(nèi)總消費量的比例越來越小。究其原因，大豆的種植不但受到其他高產(chǎn)高效糧食作物影響，而且還與國外廉價的轉(zhuǎn)基因大豆的大量進(jìn)口有關(guān)。如果科學(xué)家能夠成功揭開大豆光周期的奧秘，將有可能推動大豆種植邊界的前移和種植面積的擴大。

　　“傳統(tǒng)育種是要靠經(jīng)驗，但我們想推動大豆的育種進(jìn)入基因組時代。這樣不但可以加快育種的速度，還可以人為操作。2010年，大豆的基因測序基本完成，意味著這個方向大有可為?！瘪T獻(xiàn)忠說。目前他們在進(jìn)行大豆功能基因組的研究，已經(jīng)建立了40萬個樣本的大豆突變體庫，研究其每個基因的功能。

　　“目前，我們所做的分子設(shè)計育種，是先有方案后有產(chǎn)品。比如，豆莢里面結(jié)兩?；蛘呷?，我們已經(jīng)能夠通過技術(shù)控制。一些晚熟的品種，通過我們的分子設(shè)計手段，也能讓它早熟?！瘪T獻(xiàn)忠說。

　　　發(fā)力東北豆業(yè) 

　　科技的作用最終還是要服務(wù)于國計民生。在探索分子育種的同時，劉寶輝、馮獻(xiàn)忠團隊也不斷研發(fā)新的大豆良種。

　　自上世紀(jì)80年代開始，中科院東北地理所就開始進(jìn)行大豆的育種研究，目前已經(jīng)有11個品種問世，在黑龍江大豆主產(chǎn)區(qū)，該所的大豆品種占據(jù)了相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。2014年，該所研發(fā)的“東生77號”在哈爾濱獲得大面積推廣，可以進(jìn)一步提高大豆產(chǎn)量。

　　目前，相較于玉米，大豆在東北的種植面積在緩慢減少。這是因為種植玉米的收入每畝要高100元左右。但馮獻(xiàn)忠認(rèn)為，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)當(dāng)是本身具有自我修復(fù)和平衡的穩(wěn)定系統(tǒng)，大豆是最好的固氮植物，多種植大豆可以減少施肥。從這個意義上來說，應(yīng)當(dāng)多輪作大豆。

　　目前，他們的最新成果——“東生77號”在通過黑龍江的審定后，今年將要大面積的推廣。這一新品種主打高產(chǎn)、高蛋白，營養(yǎng)價值和經(jīng)濟利益都很高。馮獻(xiàn)忠希望，能夠借此讓大豆種植戶得到實惠。

　　近期，他們培育出的大豆品種“東生10號”又正式獲得農(nóng)業(yè)部國家農(nóng)作物品種審委員會頒發(fā)的國家農(nóng)作物品種審定證書，這是東北地理所培育的大豆東生系列品種獲得的第四個國家農(nóng)作物品種審定證書。

　　據(jù)了解，“東生10號”是高油型中早熟春大豆品種，北方春播生育期117天。其單株有效莢數(shù)37.1個，單株粒數(shù)85.6粒，單株粒重15.9克，籽粒粗蛋白含量38.45%，粗脂肪含量22.06%。該品種曾于2011年和2012年參加北方春大豆中早熟組品種區(qū)域試驗，兩年平均畝產(chǎn)190.1千克，對比照增產(chǎn)3.4%，2013年生產(chǎn)試驗，平均畝產(chǎn)186.1千克，對比照增產(chǎn)3.0%。該品種的推廣，將有望給大豆種植戶帶來更多的福利。

　　我國是大豆原產(chǎn)地，是世界上著名的生產(chǎn)大豆的國家，北自黑龍江省呼瑪縣，南至西沙群島，東起烏蘇里江和臺灣，西迄新疆喀什和西藏察隅，均有大豆種植。但因為溫度、水分、光照等因素的差異，目前南北方種植的大豆不大相同，不能互通。展望未來，馮獻(xiàn)忠希望，在理想狀態(tài)下，通過對10個基因的改良，讓南方和北方的大豆都可以相互種植。當(dāng)然，這一切需要科研人員更多的努力。