大豆富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、異黃酮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在華夏大地上已有5000多年的栽培歷史，是五谷之一。

 

　　然而，從20世紀(jì)起，我國(guó)的大豆種植面積逐漸減少，但世界大豆種植范圍卻越來(lái)越廣。到2017/2018年，我國(guó)大豆產(chǎn)量為0.14億噸，僅占同期世界產(chǎn)量的4.1%，而同期美國(guó)的產(chǎn)量為1.2億噸。

 

　　“我們想知道，起源于中國(guó)的大豆是怎么傳播到世界的、從最初傳播到現(xiàn)在經(jīng)歷了什么變化，以及各個(gè)種系之間的關(guān)系等。”中國(guó)工程院院士、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳育種學(xué)教授蓋鈞鎰對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)。

 

　　經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大豆向全球傳播有四條模式途徑，分別是從起源中心到亞洲北部、東部和南部，及從中國(guó)東北到歐洲和美洲。這些發(fā)現(xiàn)為理解全球大豆的系統(tǒng)地理學(xué)提供了詳細(xì)的說(shuō)明。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《作物學(xué)報(bào)（英文版）》，第一作者為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士劉學(xué)勤，通訊作者為蓋鈞鎰。

 

　　國(guó)內(nèi)“消聲”國(guó)外“紅火”

 

　　1949年的中國(guó)，人均糧食占有量?jī)H為418斤左右，遠(yuǎn)低于聯(lián)合國(guó)提出的糧食安全標(biāo)準(zhǔn)800斤的底線(xiàn)。為了解決溫飽問(wèn)題，我國(guó)在農(nóng)村開(kāi)展了多項(xiàng)改革。為了保住主糧生產(chǎn)，有些地方的大豆、花生等蛋白質(zhì)、油脂作物不斷減少，只種植水稻、小麥、玉米和高粱等淀粉類(lèi)作物。

 

　　反觀美國(guó)，18世紀(jì)末引進(jìn)大豆，20世紀(jì)開(kāi)始十分重視大豆的研究和發(fā)展。1952年起，美國(guó)大豆產(chǎn)量躍居世界第一。大豆也成為美國(guó)第二大經(jīng)濟(jì)作物。

 

　　20世紀(jì)六七十年代，大豆推廣至巴西、阿根廷等南美地區(qū)。由于高蛋白質(zhì)、高油脂含量等經(jīng)濟(jì)效益顯著，它被美洲地區(qū)公認(rèn)為“奇跡作物”。

 

　　“我們的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了大豆的傳播路徑和傳播關(guān)系，同時(shí)也有利于種質(zhì)資源的應(yīng)用和篩選，給育種提供了可參考的價(jià)值和方向。”劉學(xué)勤說(shuō)。

 

　　蓋鈞鎰希望，通過(guò)此項(xiàng)成果引起人們對(duì)大豆研究的重視。“我國(guó)和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，科學(xué)研究上還存在較大差距，研發(fā)力度有待加強(qiáng)。美國(guó)種植大豆的歷史不過(guò)100多年，品種和生產(chǎn)卻已超越了中國(guó)。因此，科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)的緊密結(jié)合非常重要。”他說(shuō)。

 

　　371種大豆樣品

 

　　中國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)在北部（包括東北和西北）、黃淮流域和長(zhǎng)江流域及其南部地區(qū)。而黃淮流域和長(zhǎng)江流域及其南部地區(qū)是大豆的起源中心。

 

　　“關(guān)于大豆的傳播路線(xiàn)，一直都有科研人員在研究，從形態(tài)性狀到蛋白標(biāo)記，再到分子標(biāo)記。但由于受到材料的限制，都只能說(shuō)明大豆向部分地區(qū)的傳播情況。因此我們希望，能利用地理來(lái)源更廣泛的大豆材料和覆蓋全基因組的分子標(biāo)記，全面地提出大豆向世界傳播的路線(xiàn)。”劉學(xué)勤告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

 

　　研究人員搜集了來(lái)自世界上13個(gè)地理區(qū)域的371份大豆種質(zhì)，統(tǒng)一在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江浦實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行種植。蓋鈞鎰介紹：“我們采集的大豆樣品既有熱帶地區(qū)的，又有寒冷地區(qū)的，為了保證樣品之間的可比性，所有種質(zhì)在春季播種條件下都要生長(zhǎng)成熟或接近成熟。因此，實(shí)驗(yàn)地的緯度很關(guān)鍵。南京正好處在世界各地大豆都能生長(zhǎng)、開(kāi)花、結(jié)實(shí)的緯度。”

 

　　但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，還是遇到了困難，“世界各地的材料都拿到南京在春季進(jìn)行播種，就會(huì)出現(xiàn)‘水土不服’的問(wèn)題。8月份，來(lái)自高緯度地區(qū)的大豆就已經(jīng)成熟了，但由于生育期變短，植株變矮，節(jié)數(shù)少自然產(chǎn)量低。而來(lái)自低緯度地區(qū)的大豆，由于日照時(shí)間變長(zhǎng)，可能到了11月份還在‘長(zhǎng)個(gè)’，卻不結(jié)莢。”劉學(xué)勤說(shuō)。

 

　　因此，實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)人為調(diào)控光照時(shí)間來(lái)滿(mǎn)足大豆的生長(zhǎng)條件。

 

　　進(jìn)軍世界的“路線(xiàn)圖”

 

　　通過(guò)表型研究發(fā)現(xiàn)，大豆性狀的變異范圍非常廣，開(kāi)花期為30~123天，成熟期為75~200天，主莖節(jié)數(shù)為4~35節(jié)。這表明，隨著大豆向世界各地的傳播，它逐漸適應(yīng)了不同的生態(tài)環(huán)境，即日照長(zhǎng)度和溫度條件。

 

　　而后，他們對(duì)所有材料進(jìn)行了基因組測(cè)序，共標(biāo)記20701個(gè)位點(diǎn)。利用軟件對(duì)371份材料的所有位點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并計(jì)算不同地理群體之間的遺傳距離、分化系數(shù)、相似系數(shù)等，最終得到了全球的傳播路徑和種群分布特征。

 

　　傳播的第一條路徑是從起源中心到中國(guó)東北。“先前的研究都認(rèn)為，東北是起源中心的一部分。但我們的研究發(fā)現(xiàn)，盡管東北是我國(guó)大豆的主產(chǎn)區(qū)，但它并不是起源中心，因?yàn)楣糯鷸|北屬于游牧地區(qū)。”蓋鈞鎰?wù)f。

 

　　他介紹，第二條路徑是從起源中心向東到達(dá)朝鮮半島，在公元1世紀(jì)左右到達(dá)日本列島。

 

　　第三條路徑是從起源中心通過(guò)商業(yè)、移民的方式向南到東南亞，再到南亞，最后到非洲。

 

　　第四條路徑主要是向西通過(guò)傳教士和水手等到達(dá)歐洲，又傳入美國(guó)。傳入美國(guó)后，美國(guó)又從中國(guó)東北多次引進(jìn)大豆品種。在19世紀(jì)末，第一個(gè)大豆種質(zhì)從美國(guó)南部引入巴西，巴西也從菲律賓、泰國(guó)和巴基斯坦等地引進(jìn)了一些種質(zhì)。阿根廷和其他南美洲國(guó)家的大豆均是從巴西引入的。由于氣候和土壤條件適宜，巴西和阿根廷成為了大豆生產(chǎn)大國(guó)。

 

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cj.2019.09.010