大豆[Glycine max (L) Merr.]是一种全球重要的粮油兼用作物，为人类提供了60%的植物蛋白和30%的脂肪来源。种子中的油分与蛋白质含量是决定其经济价值的关键性状，然而二者之间存在显著的负相关关系。打破这种制约、实现油分与蛋白质含量的协同提升，一直是大豆育种中的重大挑战。已有研究显示，大豆种子中糖含量与油分呈正相关，而与蛋白质含量呈负相关，表明糖可能作为关键信号分子参与调控油分与蛋白质的平衡，但其具体分子机制尚不明确。

中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子设计育种团队前期研究发现，糖转运蛋白 GmSWEET10a/b 通过介导糖从种皮向胚的运输，正向调控种子油分积累，并负向调控蛋白质含量。在本研究中，基于对 GmSWEET10a/b 双突变体（gmsweet10a,b）的转录组与代谢组数据分析，我们进一步系统解析了糖转运过程调控大豆油分-蛋白质平衡的分子机制。空间代谢组分析结果显示，在 gmsweet10a,b 双突变体中，胚的糖含量显著降低，表明胚处于糖饥饿状态。转录代谢联合分析进一步表明，突变体胚中用于油分合成的碳前体供应不足，同时蔗糖代谢、脂肪酸生物合成及三酰甘油组装相关基因的表达均显著下调。相反，贮藏蛋白11S、2S球蛋白和 7S β-伴大豆球蛋白编码基因表达明显上调。这些变化共同导致突变体种子中油分含量下降而蛋白质含量上升。本研究还鉴定出两个关键枢纽基因：GmSnRK1 和 GmACO1。其中，GmSnRK1 作为能量感受器，可能整合蔗糖信号与碳代谢流；GmACO1 则通过参与乙烯生物合成途径，影响种子内部的糖水平及油分-蛋白质比例。这些发现为解析大豆种子中油分与蛋白质积累的复杂调控网络提供了新的分子线索。

研究成果近期在线发表于国际期刊《The Plant Journal》（中国科学院一区TOP期刊，IF=6.2）上，中国科学院东北地理与农业生态研究所博士研究生孙嘉逸与李伟强研究员为论文的共同第一作者，王守冬研究员、冯献忠研究员与德克萨斯理工大学Lam-Son Phan Tran教授为共同通讯作者，该研究得到国家自然科学基金（32171926,32441053）、吉林省自然科学基金(20240101026JJ)、中国科学院青年创新促进会（2023239）和青年科学家小组（(2022QNXZ05）等项目的资助。

大豆种子中糖水平调控油分 - 蛋白平衡的模型

论文信息：Sun,J.,Li,W.,Wei,X.,Shou,H.,Tran,L.-S.P.,Feng,X. and Wang,S. (2025). Mechanistic roles of GmSWEET10a/b and GmSUT1 in the oil–protein balance in soybean mature seeds at transcriptional and metabolic levels. Plant J,123: e70435.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70435