大豆作为全球重要的植物蛋白和油脂来源，在食品、饲料和工业领域应用广泛，提高其产量对保障粮食安全与促进可持续农业意义重大。然而，影响大豆种子大小、重量和组成的分子机制此前尚不明确。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究员带领的研究团队取得重要突破，发现了控制大豆种子性状的关键遗传模块，为作物改良开辟了新思路。相关研究成果于8月14日发表在《综合植物生物学杂志》上。

研究揭示了miR172a及其靶基因ERF416/413对大豆种子大小、重量、油和蛋白质含量的影响机制。研究发现，miR172a直接影响种子形态与成分：过表达MIR172a会使种子显著变小变轻，改变脂肪酸组成，降低棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸含量，增加亚麻酸含量，同时蛋白质含量上升。

分子实验证实，miR172a可触发ERF416和ERF413两个靶基因的mRNA切割，基因编辑实验进一步阐明了其作用。ERF416/413突变体产生的种子更小、百粒重降低，但单株产量提高31.8%，油脂含量(尤其是油酸)增加，蛋白质含量下降;相反，ERF416过表达导致种子更大更重(百粒重提高13%)，但对总产量无影响，且降低了油脂含量。

此外，研究人员还绘制了ERF416/413的下游调控通路，这些通路通过与其他基因(如参与种子大小控制的GmKIX8-1和负责糖运输的GmSWEET10a)的启动子结合，影响种子发育。对289份大豆种质的分析显示，ERF416基因有三种主要单倍型，其中Hap1与种子较大但含油量较低相关，Hap3与较高含油量相关，有望成为培育高油大豆品种的有力等位基因。

张劲松教授表示，这项研究确定了miR172a–ERF416/413模块是大豆种子发育的核心调控因子，为培育产量和品质最优、种子大小、蛋白质和油含量均衡的大豆提供了宝贵的遗传资源和分子靶点。

更多信息： Meng Jin 等，miR172a‐ERF416/413 模块调控大豆种子性状，《整合植物生物学杂志》(2025)。