黑龍江省優(yōu)質(zhì)大豆品種選育進展

張大勇，楊明亮，陳慶山

（東北農(nóng)業(yè)大學大豆研究所/大豆生物學教育部重點實驗室，哈爾濱 150030）

近年來，隨著人們生活水平和消費水平的不斷提高，大豆的消費量和貿(mào)易量逐年增加，這與大豆的特殊優(yōu)異品質(zhì)是分不開的。對于大豆來說，目前主要以采收和消費籽粒為主。大豆籽粒品質(zhì)可以劃分為外觀品質(zhì)和內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)，二者有其內(nèi)在聯(lián)系，互為支撐。大豆外觀品質(zhì)包括籽粒大小和色澤。內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)改良包括高蛋白質(zhì)含量及亞基、氨基酸構成優(yōu)化，高脂肪含量及脂肪酸構成優(yōu)化，高大豆異黃酮含量、高維生素含量等功能因子強化，也包括糖類、膳食纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分含量構成優(yōu)化。

黑龍江省在我國大豆生產(chǎn)中占有重要地位，大豆育種團隊眾多，人才濟濟。經(jīng)過幾代人的不懈努力，在大豆品質(zhì)育種方面取得了一定成就，育成了一系列優(yōu)質(zhì)大豆品種服務于黑龍江省大豆生產(chǎn)。

1 黑龍江省大豆外觀品質(zhì)育種

黑龍江省大豆育種專家對大豆外觀品質(zhì)遺傳改良和新品種選育關注較早。通過不斷選育成就了現(xiàn)今黑龍江省商品大豆普遍籽粒色澤黃、粒形大、顆粒飽滿的優(yōu)良品質(zhì)。同時，在大粒、小粒及不同色澤大豆外觀品質(zhì)方面做了大量優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源儲備。粒重性狀是大豆的基本生物學性狀，也是重要的農(nóng)藝性狀，可用來描述品種特性，同時也是一種進化性狀，具有復雜的遺傳基礎，由多位點控制。野生大豆和栽培大豆的百粒重差異很大，野生大豆百粒重為0～3 g，而栽培大豆百粒重為5～55 g[1]。

東北農(nóng)業(yè)大學早在1979年就育成了東農(nóng)690小粒豆品系，由于該品系生產(chǎn)的豆芽芽長、芽直，且豆芽產(chǎn)率高，因此深受韓國客商歡迎，并大量出口韓國；同時，該品系也深受日本納豆生產(chǎn)企業(yè)歡迎，大量出口日本。截至目前，該品系已育成40多年，仍活躍于大豆生產(chǎn)領域。應市場對大粒型品種的需求，東北農(nóng)業(yè)大學于1998年推出了粒形大、稈強、抗倒伏、不炸莢的大豆品系東農(nóng)410，并在黑龍江省東部農(nóng)場推廣應用。近年來，大量外觀品質(zhì)突出的特用型大豆品種得以審定推廣。截至2021年，經(jīng)黑龍江省審定通過的小粒芽豆品種就達38個，大?；蝓r食毛豆品種37個[2-23]。通過這些品種的審定，豐富了黑龍江省大豆品種類型，更好地支撐了黑龍江省大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但是，在加強外觀品質(zhì)品種選育的同時，還應強化品種內(nèi)涵品質(zhì)，才會使品種脫穎而出。如小粒芽豆品種，除注重強化其生發(fā)豆芽的適合度外，還應綜合提高品種生發(fā)豆芽的各項評價指標；納豆品種，更應從品種角度出發(fā)提高納豆產(chǎn)品的納豆素含量；鮮食毛豆品種，要注重增加糖含量，提高品種甜度和軟糯度。這樣才能提升品種內(nèi)涵價值，被市場所接受和歡迎。

大豆種子顏色是重要的形態(tài)標記和進化性狀，在馴化過程中種皮從黑色逐漸演變成黃色、綠色、黑色、褐色、雙色等豐富的種皮顏色，子葉從綠色進化出黃色。深色種子中含有較多的天然色素—花色素；大豆經(jīng)馴化后，黃色種皮的大豆以食用為主；黑豆被列入中藥名錄，常入中藥[24]。隨著人們生活水平提高和健康意識增強，黑豆和青豆逐漸受到市場歡迎。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，截至2021年，經(jīng)黑龍江省審定通過的綠皮大豆品種達12個，黑皮大豆品種9個[2-23]，以上品種的審定極大地豐富了黑龍江省大豆品種顏色類型，更好地支撐了黑龍江省大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 黑龍江省大豆內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)育種

2.1 高蛋白含量大豆育種

由于國產(chǎn)大豆與進口大豆具有鮮明的品質(zhì)和用途差異，形成了食用、油用兩個相對獨立的大豆市場。國產(chǎn)大豆主要是以滿足中國居民對高質(zhì)量植物蛋白的需求為主，2020年中國食用大豆消費量為1 420萬t，食用大豆的各類生產(chǎn)加工原料均需高蛋白含量大豆[25]。因此，滿足商品大豆生產(chǎn)對高蛋白含量大豆需求將會是育種工作者長期追求的目標。

保持或提高大豆中蛋白質(zhì)含量是大豆蛋白質(zhì)改良育種的前提和首要目標，受到科學家和育種工作者廣泛關注。通過對我國24個主要省市19 099份大豆品種資源的大豆蛋白質(zhì)含量進行測定發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量變化為30.10%～53.00%[26]。由此可見，現(xiàn)有種質(zhì)資源可為大豆蛋白質(zhì)含量遺傳改良提供豐富的種質(zhì)來源。作為北方大豆主產(chǎn)區(qū)的黑龍江省，一直以來其商品大豆的蛋白質(zhì)含量低于南方省份。除存在地域生態(tài)差異原因外，高蛋白含量大豆品種的缺乏是導致黑龍江省商品大豆蛋白質(zhì)含量低于南方省份的一個主要原因。

多年來，黑龍江省大豆育種專家一直致力于高蛋白含量大豆品種選育。截至目前，育成的高蛋白含量大豆品種達70個，包括1983年育成的極早熟高蛋白含量大豆品種東農(nóng)36號，1992年育成的黑農(nóng)35、東農(nóng)42，以及2000年以后育成的黑農(nóng)48，東農(nóng)48等。這些品種的育成和推廣，為黑龍江省高蛋白含量大豆生產(chǎn)做出了突出貢獻。

近年來，育種專家先后育成了蛋白質(zhì)含量超過46%的品種11個。其中，蛋白質(zhì)含量突出的品種科合綠大豆1號，蛋白質(zhì)含量達49.24%；黑農(nóng)511，蛋白質(zhì)含量達47.31%[2-23]?？梢姡N專家通過傳統(tǒng)育種手段，已將黑龍江省大豆品種的蛋白質(zhì)含量提升到較高水平。但是，從育成數(shù)量來看，高蛋白含量大豆品種依然匱乏，只占總育成品種數(shù)量的7.21%。栽培大豆是由野生大豆進化而來，在進化過程中伴隨著產(chǎn)量的提高，蛋白質(zhì)含量逐漸降低，大豆高蛋白含量與高產(chǎn)之間的負相關關系是通過傳統(tǒng)育種手段一直未能突破的難點問題。對于這類復雜數(shù)量性狀，仍需要寄希望于通過綜合運用基因組學、轉錄組學、代謝組學與表型組學的研究手段和方法加以突破。

高蛋白含量大豆的營養(yǎng)價值除取決于籽粒中的蛋白質(zhì)含量外，氨基酸組分及其可消化性，即提高含硫氨基酸含量、消除或降低胰蛋白酶抑制劑等營養(yǎng)抗性因子也將是未來高蛋白含量大豆品種選育重點需要兼顧和考慮的內(nèi)容。

2.2 高脂肪含量大豆育種

從全國大豆主產(chǎn)區(qū)的大豆品質(zhì)區(qū)劃來看，黑龍江省為高脂肪含量大豆產(chǎn)區(qū)，黑龍江省商品大豆的脂肪含量高于其他地區(qū)。通過對我國24個主要省市19 099份大豆品種資源的脂肪含量進行測定發(fā)現(xiàn)，脂肪含量變化為15.10%～25.00%[26]。由此可見，現(xiàn)有大豆品種可為大豆脂肪含量遺傳改良提供豐富種質(zhì)資源。黑龍江省育成脂肪含量21.50%以上的大豆品種達116個，占總育成品種數(shù)量的11.95%[2-23]，是各類優(yōu)質(zhì)大豆品種中數(shù)量最多的一類。近年來，育成脂肪含量超過23%的品種9個。其中，脂肪含量突出的大豆品種東生79，脂肪含量達24.16%；合農(nóng)77，脂肪含量達24.13%。

此外，2010年經(jīng)東北農(nóng)業(yè)大學育成并審定推廣的低亞麻酸含量大豆品種東農(nóng)56，2021年經(jīng)中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)技術中心和廣州大學分別育成，并在黑龍江省審定推廣的高油酸含量大豆品種東生300和廣大101，分別為黑龍江省高脂肪含量大豆品種選育做出了積極探索。通過這一途徑提升國產(chǎn)壓榨大豆內(nèi)涵品質(zhì)進而提高商品大豆價格將會是一個很好的選擇。分子標記輔助選擇、基因編輯等育種技術手段的應用在大豆高油酸含量品種改良育種上已展現(xiàn)出充分的技術優(yōu)勢，相信隨著黑龍江省育種專家對新技術的應用將會創(chuàng)造出更為優(yōu)異的高油酸含量大豆品種。

2.3 功能因子強化大豆育種

由于大豆籽粒中所含的異黃酮、維生素等生理保健功能成分逐漸被人們所熟知，使大豆作為保健功能型食品廣泛被消費者關注和接受。在大豆種質(zhì)資源中，大豆異黃酮含量差異較大，品種（系）間的高低含量相差10倍以上[27]，這為異黃酮含量品質(zhì)改良育種提供了基礎材料。截至目前，黑龍江省審定了高異黃酮含量大豆品種1個——東農(nóng)51，其異黃酮含量達0.456%。目前分析的大豆種質(zhì)資源維生素E含量變化為159.90～382.86 μg/g（總生育酚）[28]，為高維生素E含量的品質(zhì)育種提供了豐富的種質(zhì)資源。截至目前，黑龍江省審定了高維生素E含量品種1個——東農(nóng)59，其維生素E含量達2.88 μg/g。大豆蛋白中的致敏原相對集中在其特定亞基中[29-30]，黑龍江省育種專家通過亞基缺失手段育成低致敏大豆品種2個，分別為東農(nóng)豆356和東農(nóng)豆358。這些品種的育成和推出，為黑龍江省大豆品質(zhì)育種展現(xiàn)了新的領域和廣闊前景。

隨著理論研究和對大豆種質(zhì)資源認識的不斷深入，相信未來在高大豆卵磷脂、高葉黃素含量、抗營養(yǎng)因子缺失等方面[29-31]將會陸續(xù)育成和推出一系列新品種。

目前，由黑龍江省審定推廣的脂氧酶缺失無腥大豆品種有8個，處于該領域國內(nèi)領先地位。沿此方向發(fā)展，未來在豆奶豆、醬豆等領域將開發(fā)出更多專用型品種。

3 展望

大豆作為優(yōu)質(zhì)植物蛋白來源，提供了人類消耗70%以上的蛋白質(zhì)，同時也提供了大量的植物源脂肪。因此，在較長時期內(nèi)，提高大豆籽粒蛋白質(zhì)含量及脂肪含量仍將是大豆品質(zhì)育種的主要目標。隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，高蛋氨酸、高油酸、功能因子強化育種將會被更加關注和重視。

黑龍江省現(xiàn)有大豆育成品種971個，其中880個品種是通過有性雜交育種手段選育而成；40個品種是通過系統(tǒng)選擇法選育而成；38個品種是通過輻射誘變方法選育而成；6個品種是通過航天育種手段選育而成；4個品種是通過雜種優(yōu)勢選育而成的雜交種；其余3個品種是通過花粉管通道誘導變異選育而成。伴隨人類社會步入互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能“三位一體”的時代，未來育種將在基因編輯與合成生物學、基因組與生物信息學、大數(shù)據(jù)與人工智能等跨學科、多技術支撐下，實現(xiàn)作物新品種的智能、高效、定向培育，最終推動育種學發(fā)生從“技術”到“科學”再到“智能”的革命性轉變[32-34]。