6月16日，华南农业大学农学院大豆团队解析了大豆适应低纬度酸性低磷土壤的关键遗传机制，揭示了调控磷获取效率的重要基因及其自然变异，为培育磷高效利用大豆品种提供了新的理论基础和分子靶标。相关成果发表于《植物通讯》（Plant Communications）。

相关研究机制示意图。研究团队供图

磷是作物生长发育必需的大量营养元素，也是限制全球农业生产的重要因素之一。对大豆而言，磷素供应直接影响根系生长、植株建成、籽粒产量与品质。大豆起源于中国，早期主要种植于较高纬度地区，后逐步扩展至华南、东南亚、南美洲和非洲等低纬度区域。然而，热带和亚热带地区广泛分布酸性土壤，其中磷易被铁、铝氧化物强烈固定，导致有效磷含量极低，严重制约大豆生产。因此，解析大豆适应低纬度酸性低磷土壤的遗传基础，对理解作物地理适应机制和培育磷高效品种具有重要意义。

研究团队鉴定到一个控制大豆磷获取效率的重要数量性状位点——SPA10。进一步分析表明，SPA10编码大豆C2H2型转录因子GmSTOP1a，该基因参与低磷和酸/铝胁迫响应，是调控大豆低磷耐受性和磷获取能力的关键因子。在GmSTOP1a启动子区域，存在一个自然发生的24 bp插入/缺失变异。携带该插入的单倍型在高纬度大豆种质中更为常见，但该插入会破坏转录因子GmAGL12的结合位点，从而削弱GmSTOP1a的表达；相反，低纬度大豆中占优势的不含插入的单倍型，则能维持GmAGL12对GmSTOP1a的强激活作用。

研究表明，GmSTOP1a可调控多个与低磷响应及根际磷活化相关的下游基因，包括MATE转运蛋白、STOP2转录因子和ALS3转运蛋白。这些基因通过促进根系有机酸分泌、提高酸性磷酸酶活性等途径，活化酸性土壤中被固定的磷，进而提升大豆对土壤磷的获取能力。田间试验结果显示，在低磷条件下过表达GmSTOP1a可显著提高大豆产量，展现出良好的育种应用前景。群体遗传学分析进一步发现，具备较强低磷适应能力的GmSTOP1a优异单倍型，在大豆向低纬度地区扩展和传播过程中经历了明显的人工选择。

该研究揭示了一种由启动子自然变异驱动的大豆低磷适应新机制，系统阐明了大豆适应低纬度酸性低磷土壤的重要遗传基础，为利用分子设计育种培育磷高效利用大豆新品种提供了关键的基因资源和分子标记。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101967