東北大地物產富饒，也是我國大豆的主產區。作為中科院東北地理與農業生態研究所的一員，中科院大豆分子設計育種重點實驗室也是我國大豆研究的主要力量。日前，《中國科學報》記者對這一實驗室進行了採訪。
「以重點實驗室為平臺，整合和集中優勢資源開展大豆的分子設計育種理論與技術體系研究，不但能夠提升科學院在我國農業基礎研究領域的領先地位，而且能夠為國家解決大豆危機提供科技支撐。」大豆分子育種實驗室主任劉寶輝這樣表示。
大豆品種設計育種的重要基地
對於大豆的研究，中科院東北地理與農業生態研究所已堅持多年。20 世紀80 年代，研究所已經開始從事大豆育種和基礎理論研究，2008年成立了大豆分子育種重點實驗室，2012 年進入院級重點實驗室序列。大豆分子設計育種成為研究所「一二四」規劃中的四個重點培育方向（大豆重要性狀形成機理與分子育種）之一。
劉寶輝介紹，自成立以來，實驗室承擔了中國科學院戰略性科技專項、國家「863」課題、國家重大轉基因專項、國家自然基金重大研究計劃重點培育項目、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等多項科研項目。近五年，先後在著名國際刊物發表150篇研究論文，其中影響因子大於9的研究論文有6篇。在大豆光周期功能基因組學和大豆花器官改造研究領域處於國際領先水平，享有很高的知名度。
目前，實驗室的四個研究重點主要包括大豆光周期調控開花的分子機理、大豆產量品質形成的功能基因組學、大豆抗逆的分子遺傳機制、大豆抗逆的分子遺傳機制。
「重點實驗室已成為我國大豆品種設計育種基礎理論和應用基礎研究的一個新的重要基地。」劉寶輝說。
大豆是敏感的高溫短日照作物，光周期反應是決定大豆生育期的重要指標。世界上，自北半球高緯度的北歐瑞典，至赤道地區，再到南半球阿根廷的廣泛區域內都有大豆種植。這種廣泛的適應性是由控制開花行為的大量主效基因和數量性狀位點的遺傳多樣性造成的。東北是我國大豆主產區，適應於高緯度環境的大豆栽培種必須具有對光周期的不敏感性。「從全基因組水平揭示大豆光周期調控開花的基因網絡和關鍵位點或分子元件，不僅為創製和分子設計適應於高緯度寒冷地區的超早熟大豆新品種具有重要科學意義，而且可為大豆產量和品質等重要農藝性狀形成的基礎研究奠定理論基礎。」劉寶輝說。
實現向品種分子設計的實質性轉變
目前，實驗室主要圍繞大豆產量、品質性狀形成所涉及的關鍵科學問題，針對大豆種質資源遺傳潛力發揮受到常規育種技術嚴重製約，重點開展大豆產量、品質重要數量性狀形成的關鍵控制基因功能的鑑定分析，複雜農藝性狀的基因調控網絡解析，可驗證的分子設計育種體系的建立研究，實現從大豆功能基因組學研究向品種分子設計的實質性轉變，突破品種設計中的理論和技術瓶頸，探索真正意義上的利用基因來進行作物設計育種的理論和技術體系。
劉寶輝介紹，目前，國際上主流期刊有關大豆生育期基因的克隆及功能的主要研究論文均出自於他所在的重點實驗室及合作者。實驗室利用自己構建的野生大豆與栽培大豆、半野生大豆與栽培大豆、栽培大豆與栽培大豆三套永久作圖群體，定位了包括生育期等9個大豆重要農藝性狀的17個QTL，繼第一個克隆了大豆生育期基因E4後，相繼又圖位克隆了E3、E2、E1基因，控制大豆開花的FT基因、抑制大豆開花的TFL1基因並通過正向和反向遺傳學方法驗證了它們的功能，深入系統地研究了E1、E3、E4與FT的關係，主要研究結果系列發表在世界植物學頂級和國際主流期刊上。「應該說，在大豆光周期調控開花分子機理的研究領域，我們實驗室位於國際前列。」
對於實驗室未來的規劃，劉寶輝介紹，他們通過3~5年的努力，實現以下階段性目標：第一，建立高水平的大豆新型定點轉基因技術基因疊加轉基因技術平臺；第二，發掘和利用對實現大豆產量育種目標具有重要價值的關鍵基因和主要調控位點；第三，構建控制大豆株型、豆莢發育、豆粒形態大小、品質和抗逆等性狀的基因-表型計算機模擬模型和相應資料庫，實現模擬育種與常規育種的相互促進和驗證；第四，審定兩個大豆新品種（高光效），選育4~5個高產、優質、耐鹽鹼大豆組合。
（原載於《中國科學報》 2014-08-11 第8版 平臺)