菜用大豆籽粒中蔗糖的遗传与调控机制研究进展

张伟梅，张古文，冯志娟，刘 娜，王 斌，卜远鹏，*

(1.浙江省丽水市农林科学研究院，浙江 丽水 323000；2.浙江省农业科学院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

菜用大豆，也常被称为“鲜食大豆”或“毛豆”，属于豆科，大豆属，栽培大豆种[Glycinemax(L.)Merri.]，是在粒宽达到荚宽的80%～90%，籽粒饱满，豆荚和籽粒颜色翠绿时采收的大豆[1-2]。菜用大豆自宋代起即在中国发展[1]，目前其生产和贸易在我国国民经济中占有重要地位。我国菜用大豆年种植面积约40万hm2，总产量超过400万t，年产值约100亿元，是世界上最大的菜用大豆生产国和出口国，出口量约占世界总量的52%[3]，虽然美国引领着世界大豆的生产和出口，但是其对菜用大豆消费量的约40%依靠从中国进口[4]。

菜用大豆的品质对其市场接受度和价格起着决定性作用。菜用大豆的品质主要体现在食味品质、营养品质、外观品质等方面，其中食味品质主要包括入口后能够明显感知的甜味、香味、鲜味和质地[5]，是菜用大豆作为休闲食品消费时最重要的性状[6]。优良的食味品质不仅可以在感官上给消费者带来愉悦的体验，而且也直接影响人体对菜用大豆的消化和吸收，是目前菜用大豆品质研究的重点[7]。甜味是菜用大豆区别于普通粒用型大豆的显著特征之一，消费者尤其青年消费者喜欢较甜的菜用大豆[8-9]。通常认为菜用大豆的甜味主要归因于可溶性糖含量[10]，可溶性糖主要包括蔗糖、葡萄糖、果糖以及棉子糖家族寡糖(棉子糖、水苏糖)等[11]，其中蔗糖含量为21.1～102.0 mg·g-1，约占可溶性总糖的71%[12]，是麦芽糖的2.34倍，果糖的14.8倍，葡萄糖的19.1倍[13]，与甜度极显著正相关(r=0.977，P<0.01)，是决定菜用大豆甜度的关键因素[9]；同时蔗糖含量是影响菜用大豆食味品质的最主要因素[14]，与感官评分极显著正相关(r=0.864，P<0.01)[11]。因此，提升蔗糖含量是菜用大豆栽培和品种选育研究的焦点[15]。

菜用大豆蔗糖含量与栽培管理、贮藏条件、发育时期以及品种特性等相关[12，16-18]。苗期施钾肥能够显著提高菜用大豆籽粒蔗糖浓度，叶面增施钾肥可进一步提高蔗糖浓度[19-20]；此外烯效唑和氨基乙酸二乙酯(DA-6)等植物生长调节剂也可促进蔗糖在菜用大豆籽粒中的积累[21]。贮藏条件对菜用大豆的蔗糖含量影响很大，当菜用大豆采收后在25 ℃下保存1 d后，蔗糖含量降幅达60%以上；若采收后立即分别保存于-20 ℃和-4 ℃环境中，11 d后蔗糖含量仅比刚采收时分别下降9.2%～13.5%和20.2%～24.1%[22]。大豆籽粒中蔗糖一般是随着种子的成熟呈现先增后降的趋势，在R6期(鼓粒期)达到最大值，之后逐渐下降，R8期(成熟期)约降至R6期的77.9%[23-24]。菜用大豆籽粒蔗糖含量在不同品种中差异巨大，侯金锋[25]对来源我国不同地区的323份大豆种质资源鲜食期籽粒蔗糖含量进行测定，结果表明，其变化范围是11.4～47.5 mg·g-1，品种特性是影响菜用大豆蔗糖含量的决定性因素，品种改良是提高菜用大豆蔗糖含量的根本的方法。解析和归纳蔗糖在菜用大豆籽粒中的遗传与调控机制，对于加速菜用大豆食味品质的遗传改良，提升我国菜用大豆的国际市场竞争力具有重要意义。本文主要对菜用大豆籽粒中蔗糖积累的遗传基础、蔗糖代谢过程中关键酶及同源基因的克隆与调控机制研究进行了归纳总结，并展望了今后菜用大豆蔗糖含量遗传改良发展趋势，以期为菜用大豆食味品质的提升提供参考依据。

1 大豆籽粒中蔗糖含量的遗传机制研究

蔗糖含量对菜用大豆以及豆腐、豆浆、纳豆等多种食用大豆的品质具有重要影响[26]，为改良大豆品质，育种家们做了大量工作探究蔗糖含量的遗传基础。研究表明，大豆蔗糖含量具有较高的遗传率(H2=0.74～0.79)[27-29]，在杂交后代中普遍存在超亲现象，因此大豆中蔗糖含量受加性基因控制，对杂交后代进行连续选择可以获得较大的遗传增益[29-31]。Mebrahtu等[32]利用10份菜用大豆种质通过完全双列杂交方法对蔗糖积累的遗传规律进行了研究，结果表明，大多数表现出显著负特殊配合力效应的杂交组合往往亲本之一或双方具有较低的一般配合力效应，因此，菜用大豆蔗糖含量主要受加性或加性×显性基因控制；由于非加性方差显著，育种过程中可采用“单粒传法”等使杂交后代迅速纯合，同时为后代保留较大的选择压力，至F5或F6时在多环境下对优良株系进行选择鉴定。

由于蔗糖含量的测定工作费时费力，为通过分子标记辅助选择加速食用大豆品种改良进程，目前已经挖掘到一批与大豆籽粒蔗糖含量紧密连锁的位点/分子标记(表1)。2000年Maughan等[33]使用包含164个RFLP、6个SSR和3个RAPD的分子标记首次对蔗糖含量进行了QTL分析，在7个连锁群上共鉴定到17个与大豆蔗糖含量紧密连锁的分子标记。随后又有许多研究人员相继进行了蔗糖含量相关的QTL定位研究[27-29，34]。Kim等[27]利用Keunolkong×Iksan10衍生的F2:10重组自交系(RIL)群体，基于99个SSR标记和2个形态学标记，通过单因素方差分析和多元回归的方法检测到3个与蔗糖含量连锁的QTL，其中位于L连锁群上Satt278-Satt523区间内存在一个主效QTL，可解释21.39%的表型变异；随后该研究者使用Keunolkong×Shinpaldalkong衍生的RIL群体，基于108个SSR标记和2个形态学标记检测到2个QTL[29]。但上述研究由于可用的标记数目少，导致QTL定位结果的分辨率不足，限制了研究结果在实际生产中的应用。近年来高通量基因分型技术快速发展，为蔗糖含量相关QTL的精细定位提供了便利。Lee等[34]使用Axiom®180K SoyaSNP芯片对Kim等[27]报道的RIL群体进行基因分型，使用其中8 967个高质量分子标记构建高密度连锁图谱，通过完备区间作图法对蔗糖含量进行精细定位，鉴定到3个QTL，其中qtl_SUC3位于19号染色体，LOD=11.73，可解释36.87%的表型变异；前人在19号染色体上将蔗糖含量的QTL定位在33 000～36 700 kb[27，29，33]，而qtl_SUC3将定位区间进一步缩小至34 327～34 692 kb，区间内包含18个候选基因。Zeng等[28]使用MFS-553×PI 243 545衍生的不同世代的家系群体，分别使用两套分子标记在3个不同环境下检测到3个蔗糖含量相关的新的QTL。除了以上通过基于家系群体的连锁作图方法定位蔗糖相关QTL之外，Vaughn等[35]分别使用2个不同的自然群体，通过关联分析鉴定到3个与蔗糖含量显著关联的SNP。目前相关研究的对象多是成熟大豆籽粒，对于鲜食期菜用大豆籽粒蔗糖含量的QTL定位研究鲜见报道。Hou等[36]使用323份来自全中国不同地区栽培大豆，使用101个SSR标记对鲜食期大豆籽粒中的蔗糖含量进行了关联分析，共鉴定到9个蔗糖相关的标记分布于9个不同的连锁群上，但其中不存在不同环境下可以稳定检测到的标记，表明菜用大豆蔗糖含量可能是由多个易受环境影响的微效基因共同控制的。由于效应值较低，在性状改良过程中，进行分子辅助选择或特异片段的导入等应用时，单个位点的作用可能效果有限，需要多个位点的协同选择或共同导入。同时，许多主效QTL在不同的研究中不能被重复检测到，原因可能是控制蔗糖含量的大效应等位基因较少或基因×环境的互作效应较强[28，35]，因此在更广泛的遗传群体中发掘含有更强遗传效应的等位基因资源尤为重要[37]。

表1 目前已定位的与大豆籽粒蔗糖含量相关的位点/分子标记

菜用大豆中总可溶性糖含量约为59.7 mg·g-1，其中蔗糖含量最高，为43.1 mg·g-1，其次是棉子糖和水苏糖，分别为2.1 mg·g-1和1.1 mg·g-1，葡萄糖和果糖含量更低，二者之和约1.7 mg·g-1[11]。蔗糖、葡萄糖和果糖有利于提升豆制品的风味，而棉籽糖和水苏糖等寡聚糖虽然可以促进双歧杆菌生长，具有维持肠道正常功能的生理活性[38]，但是同时这类糖属于抗营养因子，不能被体内的酶分解而会引起非反刍动物的肠胃胀气和腹泻[39]，此外还能产生不良风味[37，40]。在大豆籽粒发育过程中，低聚糖家族的合成要以消耗蔗糖和肌醇半乳糖苷为代价，因此育种家可以通过降低大豆籽粒中低聚糖含量而增加蔗糖含量，实现大豆食味和营养品质的改良[41]。Skoneczka等[37]使用一个蔗糖含量升高、水苏糖降低的突变体材料PI200508作为亲本之一构建了2个F2群体，将QTL定位在C2连锁群上标记1157BAT21和157MAT36之间的724 kb的范围内，该区间共包含66个预测基因，将其中1个半乳糖基转移基因的同源基因作为候选基因，通过序列比对发现该基因上存在一个3 bp的缺失导致棉籽糖合酶功能突变，将该位点开发成标记Rsm1，与Rsm1共分离的QTL分别可解释60%和76%的蔗糖含量表型变异。随后研究者又发现棉籽糖合成酶2(RS2，Glyma.06g179200)和3(RS3，Glyma.05g003900)基因的突变基因同时存在时可以获得超低低聚糖表型[42]。RS2中存在的一个3 bp碱基缺失突变，导致第331位氨基酸从高度保守的色氨酸变为起始密码子[43]，或由于一个错义突变使第107位的苏氨酸变为异亮氨酸[44]，二者都可降低大豆籽粒中低聚糖含量而对其他农艺性状不造成不良影响。最新的一项研究表明，当存在RS2突变等位基因时，可直接对RS3等位基因的新变体(rs3snp5，rs3snp6)和错义等位基因(rs3G75E)进行分子标记辅助选择，可快速获得超低低聚糖株系[41]。

2 蔗糖的合成与代谢调控机制研究

目前植物中蔗糖的合成、转运与分解途径已较为明确[45]，概括地讲，CO2在叶绿体中通过开尔文循环固定并转化为磷酸丙糖(Triose-P)；一部分Triose-P转化为ADP-葡萄糖(ADP-glucose，ADP-Glc)，进而合成淀粉，淀粉在夜间又分解为葡萄糖(glucose，Glc)或麦芽糖(Maltose，Mal)后转运至细胞质；还有一部分Triose-P直接转运至细胞质中为呼吸作用等其他新陈代谢过程提供原料。Glc在己糖激酶作用下发生磷酸化产生葡萄糖-6-磷酸(Glc-6-phosphate，Glc-6-P)，在Glc-6-P异构酶的催化下转化为果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate，Fru-6-P)，一部分Fru-6-P进一步转化为UDP-葡萄糖(UDP-Glc)，蔗糖磷酸合酶(Suc-phosphate synthase，SPS)以Fru-6-P和UDP-Glc为底物合成磷酸蔗糖(Suc-phosphate，Suc-P)，进而在磷酸蔗糖磷酸酶(Suc-phosphate phosphatase，SPP)作用下转化为蔗糖(sucrose，Suc)。由此，Suc作为植物光合作用碳同化的最初能量和碳源供体，通过韧皮部筛管分子/伴细胞复合体或胞间连丝装载入韧皮部，随着蔗糖的积累增多水分渗透进来产出高膨压，驱动同化产物向其他器官尤其合成代谢活跃的果实或种子、块茎等库器官运输[46]。

蔗糖磷酸合酶(SPS)的主要功能是调节蔗糖和淀粉的分配，参与细胞的分化及纤维细胞壁的合成，影响植物的生长发育，影响植物种子、果实的品质，参与植物的耐逆响应等[25]，是植物细胞质中蔗糖合成的主要限速酶[47]，是影响大豆叶片中蔗糖合成的关键酶[48]。在菜用大豆籽粒发育过程中，SPS的活性逐渐升高，在花后24～36 d升高幅度显著加快，之后又趋于缓慢；高蔗糖含量的菜用大豆品种SPS的活性高于低蔗糖含量的品种[49]。SPS活性与菜用大豆子叶和胚轴的蔗糖含量显著正相关，SPS活性的峰值与菜用大豆籽粒各部位蔗糖含量的峰值重合，处于菜用大豆鲜荚的采摘期，较高的SPS活性有利于菜用大豆食用品质的提高[15]。SPS家族具有渗透胁迫位点[50]、14-3-3蛋白结合位点[51]和光调控位点[52]三个保守的磷酸化位点，这些位点的磷酸化和去磷酸化可调节SPS的活性。对SPS蛋白结构进一步分析发现，在SPS上除了含有与转移葡糖基功能相关的N端葡糖基转移区外，还含有C端磷酸蔗糖磷酸酶(SPP)类似区及中间的连接区，使SPS与SPP结合形成复合体催化蔗糖的合成反应[53]。徐志华[54]在菜用大豆中对拟南芥AtSPP1进行同源克隆获得了GmSPP1，表达模式分析表明GmSPP1的表达量变化与GmSPS1表达量变化一致，其表达量随着籽粒发育逐渐升高；在拟南芥中过表达GmSPP1可使转基因株系种子中的蔗糖含量显著升高。

运输到库端的蔗糖卸载后再进行水解得到己糖产物，己糖不仅作为植物异养的底物，还作为一种信号分子调节细胞的生长和发育[55-56]。植物中具备蔗糖分解功能的酶有两类，分别为蔗糖合酶(sucrose synthase，SS，也简称SuSy/SUS等，EC2.4.1.13)和转化酶(invertase，INV，EC3.2.1.26)。SUS和INV在库端将蔗糖分解，形成从源到库的蔗糖浓度梯度，为蔗糖由韧皮部向果实的运输提供压力，保证蔗糖向库中的持续供应[57]。质外体途径的蔗糖要通过细胞壁转化酶(cell wall invertase，CWIN)水解为葡萄糖(Glc)和果糖(Fru)之后才能转运至细胞质，此外Glc还可能通过G蛋白信号调节蛋白(regulator of G-protein signaling，RGS)作为一种信号分子调节基因的表达；通过胞间连丝或蔗糖转运蛋白直接进入细胞质的蔗糖被细胞质转化酶(cytoplasmic invertase，CIN)和SUS水解，产生的己糖用于合成淀粉、纤维素和果聚糖等多聚糖，或参与糖酵解过程和磷酸戊糖途径为脂肪、蛋白质等的合成提供原料。此外，己糖的水平还可以被核定位己糖激酶(hexokinase，HXK)或其他蛋白质感知进而对基因的表达产生影响，己糖和蔗糖也可直接调节含有糖应答元件的基因的转录(包括编码转录因子)。

蔗糖合酶(SUS)是一种存在于细胞质中的可逆的酶，既可催化蔗糖合成又可催化分解。在菜用大豆花后9～30 d，SUS活性以分解方向为主，但随着发育的进行，其分解活性逐渐下降，合成活性逐渐升高；花后30～36 d合成活性均骤然升高；36～42 d，SUS合成活性和分解活性保持相对稳定[49]。SUS催化的蔗糖合成和分解过程可为植物中的淀粉、胼胝质和纤维素等多糖物质的生物合成提供底物，故在植物碳源分配中起关键调控作用，进而对相关重要农艺性状和非生物胁迫响应发挥重要作用[57]。鉴定和克隆植物的SUS基因是了解其生理功能和代谢机制的第一步，利用比较基因组学进行基因家族分析是基因功能研究的前提。目前已从玉米、水稻和陆地棉等多种作物中对SUS基因家族进行了全基因组鉴定，并发现该家族在作物生长和产量形成中发挥着重要的作用[58]。晁毛妮等[59]在大豆基因组共鉴定到12个SUS基因家族成员，其中GmSUS8在种子中表达量最高，其他组织表达量很低。SUS基因对种子发育调控作用在拟南芥[60]、普通菜豆[61]和棉花[62]等许多植物中已经被证明，因此推测GmSUS8在大豆种子发育过程中起着重要作用。GmSUS1、GmSUS5和GmSUS7在大豆根瘤中特异性高表达，蔗糖代谢为豆科植物的根瘤提供碳骨架能量[63]，且固氮作用相关的蛋白也依赖于SUS的活性[64]，表明它们可能在大豆固氮过程中起着重要作用。生长发育过程中的低温、干旱和盐胁迫等均会对大豆产量造成严重影响，SUS家族基因如拟南芥AtSUS1[60]，大麦HvSUS1和HvSUS3[65]等在植物应对逆境胁迫过程中起着重要作用，但是关于大豆SUS基因在逆境条件下的表达特性及其对大豆生长发育的影响目前还不清楚。因此，加强对菜用大豆SUS基因的研究不仅对于提升菜用大豆蔗糖品质具有重要意义，而且对于增进人们对菜用大豆的产量生理、籽粒发育调控和逆境胁迫响应等领域具有重要价值。目前相关研究仍需继续深入，研究成果可能为将来菜用大豆品质和抗逆育种提供重要的基因信息。

转化酶(INV)是一个催化不可逆反应的酶，能将蔗糖分解成果糖和葡萄糖。根据其最适pH可分为两种类型：中性/碱性转化酶(NI)，其最佳pH为7.0～7.8，位于细胞质中，也称为细胞质转化酶(cytoplasmic invertase，CIN)，CIN通过调节植物体内己糖的积累水平间接调控蔗糖的代谢，对于维持体内糖和活性氧平衡具有重要作用[66]；而酸性转化酶(acid invertase，AI)的最佳pH为4.5～5.5，包括紧密结合在细胞壁的细胞壁转化酶(cell wall invertase，CWIN)和存在于液泡中的液泡转化酶(vacuolar invertase，VIN)[67]，CWIN在韧皮部卸载和库发育中具有重要作用，VIN一般有利于糖积累和细胞扩增[68]。菜用大豆籽粒灌浆过程中不同部位AI活性变化较大，只有种皮中AI活性变化与种皮蔗糖积累的相关性达到显著水平且活性显著高于其他部位，但未引起相同时期种皮蔗糖含量变化，所以推断种皮是AI发挥调节蔗糖在库端的卸载和转运功能的主要场所，这与种皮高度维管化有关。菜用大豆籽粒不同组织的NI的活性差异较小，且变化趋势相似，在灌浆初期活性高并随着籽粒的成熟呈一直下降趋势[15]。

蔗糖在成熟叶片(源)中合成后，进一步转运到异养组织(库)中以满足植物生长发育的需要。高等植物体内蔗糖的跨膜运输及其在植物中的分配需要依赖于膜上的蔗糖转运蛋白(Sucrose/H+symporters，也称Sucrose/H+cotransporters或Sucrose/H+transporters，SUCs或SUTs)[69]。SUC/SUT家族属于主要易化子超家族(major facilitator superfamily，MFS)，包括SUT1、SUT2、SUT3、SUT4和SUT5 5个亚家族[70]。目前，在高等植物中已克隆到80多个SUC/SUT基因，其中在拟南芥中克隆了9个SUC基因，分别属于SUT1、SUT2和SUT4 3个亚家族[71]，T-DNA插入AtSUC2后，突变体植株营养组织内有大量蔗糖和淀粉沉积，而将AtSUC2重新导入突变体植株后，营养组织内蔗糖与淀粉的转运水平均恢复正常[72]；抑制马铃薯中StSUT1的表达，可引起块茎变小且数量减少，成熟叶片中糖分积累增加[73]，因此SUC/SUT基因与蔗糖的运输和碳分配密切相关，对作物的产量和品质具有重要的调控作用[74]。在菜用大豆籽粒发育过程中，蔗糖结合蛋白2(sucrose-binding protein 2，SBP 2)前体的上调表达可能有助于提高菜用大豆籽粒的营养品质和食味品质，表明蔗糖转运蛋白可能对菜用大豆蔗糖的调控起着重要的作用[75]。张玉梅等[76-77]分别以拟南芥蔗糖转运蛋白Q39232和O80605在大豆基因组数据库进行同源比对，获得了其中的两条SUT序列，在菜用大豆闽豆6号中克隆得到了GmSUT和Glyma18g15950，其中GmSUT与大豆参考基因组Williams 82中的Glyma10g36200相似性达到99.98%，属于MFS超家族，与绿豆(Vignaradiatavar.radiata)的亲缘关系最近，同源性达93.28%，将该蛋白与拟南芥的9个SUC蛋白比对表明GmSUT与AtSUC2的亲缘关系最近，属于SUT1亚族；而Glyma18g15950蛋白属于MFS-2超家族，Glyma18g15950与AtSUC3的亲缘关系最近，属于SUT2亚族。研究结果为进一步研究蔗糖转运蛋白表达分析及功能验证提供了理论参考[77]。

植物果实蔗糖积累受一系列因子如蔗糖的合成、运输、分配及在果实中的代谢等的共同作用，其中蔗糖在果实中的分解强度是增强库强、提高糖卸载能力、保证新合成的蔗糖由源到库不断运输的重要环节，源库之间蔗糖浓度的梯度差将调节籽粒中蔗糖的输入速率[78]。在菜用大豆籽粒发育早期，即花后30 d之前，SUS的活性以分解方向为主，INV也维持较高活性，SPS活性虽缓慢上升，但整个蔗糖代谢酶系统的净活性为负值，蔗糖代谢以分解为主，使籽粒维持较低水平的蔗糖浓度，形成源库之间的浓度梯度，促进蔗糖向籽粒转运；到花后30～36 d，籽粒发育至中期，SUS合成方向活性迅速升高，分解方向活性持续下降，同时INV也维持在较低活性，总体蔗糖代谢相关酶的净活性为正值，蔗糖代谢以合成为主，蔗糖含量显著升高；开花36 d之后籽粒发育进入后期，蔗糖分解速率开始加快，形成的单糖为籽粒蛋白质和脂肪等贮藏物质的快速合成提供了充足的碳源[49]。菜用大豆籽粒中蔗糖的含量并非受某一种酶绝对调控，当种皮中AI活性不高时，源端输入的蔗糖不能及时分解而转运到籽粒中，会导致SPS催化的底物缺失而降低活性，致使籽粒中蔗糖含量下降；在SUS活性较高时，籽粒中蔗糖分解速度加快，虽然不利于蔗糖的积累，却加大了源库两端蔗糖的梯度差，从而促进蔗糖向籽粒的运输。不同菜用大豆品种相关酶基因的表达存在明显差异，因此，在选育品种时应注意，蔗糖代谢关键酶活性在合成和分解两个方向上均较高的品系更有潜力发展成高蔗糖含量品种[15]。

3 菜用大豆蔗糖含量遗传改良发展展望

传统育种方法对于培育和改良菜用大豆品质做出了突出贡献。但由于菜用大豆蔗糖含量属于由多基因控制的复杂数量性状，表型受环境效应的影响很大，传统育种存在的选择效率低、育种周期长和成本高等缺点，难以满足人们对高品质、多样化的菜用大豆品种的需求，因此，迫切需要对传统育种技术进行改进。借助分子标记辅助选择、重组DNA技术、基因编辑和多组学技术(基因组、转录组、蛋白组、代谢组、离子组)等现代育种技术，是未来大幅提升菜用大豆的品质和产量的重要途径[79]。

3.1 通过全基因组选择的方法加速菜用大豆蔗糖相关的微效基因的聚合

由于目前已经定位的不同QTL在不同的亲本组合和环境中的效应值具有较大差异，因此，要成功将前人已报道的分子标记应用于自己的育种过程，必须充分考虑作图群体、表型测定方法、重复和环境、遗传分析方法、遗传变异的丰度等多种因素，并进行独立验证实验，当一个与原始群体至少有一个共有亲本的独立群体，在一个独立的环境中对一个QTL进行评估时，实验误差<0.01时才能确认这个QTL的有效性[80]。同时，菜用大豆蔗糖含量相关的主效位点较少，且效应值不大，可能还受到许多未检测出来的微效基因的控制，因此，育种中既要注意主效位点的利用，又要考虑微效多基因的积聚。仅有与菜用大豆蔗糖含量连锁的标记是不够的，一个完整的育种计划还需要农艺性状的标记资料和合理的育种设计，包括回交代数、每个世代需要保留的个体数等等，最好有一张高密度的分子遗传图谱，可以进行全基因组选择[81]。RTM-GWAS方法能够相对全面地解析植物种质/育种群体数量性状的QTL体系，其检测结果可以全面反映群体数量性状遗传构成，从而能够进一步从全基因组QTL水平对育种亲本组合进行潜力预测及优化组合设计，基于QTL-allele矩阵，可通过设计分子标记进一步应用于双亲后代选择，从而提高选择效率、缩短育种周期[82]。

3.2 解析蔗糖与其他相关性状之间的遗传关系，实现菜用大豆食味品质的协同改良

一般来讲，菜用大豆品质性状相关QTL具有多效性，彼此紧密连锁[29，33]，品质相关的不同性状之间往往存在负相关的关系，若提高某一物质含量往往以牺牲另一重要性状为代价，要通过传统育种手段实现品质改良，往往顾此失彼。例如，菜用大豆蔗糖含量与蛋白质含量之间具有显著负相关性(r=-0.424，P<0.05)[11]，蔗糖相关的主效QTL同时也与蛋白质含量紧密连锁[33]，在提高蔗糖含量的同时往往会导致蛋白质含量的降低[33]。在进行菜用大豆蔗糖含量QTL分析时，可同时对与蔗糖紧密相关的多个性状进行研究，寻找具有协同增效或对其一增效对其他性状无减效的QTL或分子标记，通过分子标记辅助选择，实现菜用大豆品质性状的协同改良[83]。关联性状间的条件QTL分析可以对紧密相关的性状间的遗传关系进行分解，从单个QTL或基因水平上探索两性状间紧密相关的内在遗传基础[84]，区分一因多效或多因一效对目标性状的影响，尤其重要的是可以鉴定对某一性状具有正效应但同时对与其负相关的性状无负效应的重要QTL/基因，对打破许多重要农艺性状间顾此失彼的矛盾有非常重要的意义，目前该方法在菜用大豆籽粒硬度的遗传基础研究中已经被报道[85]。

3.3 充分利用最新的分子生物学手段，实现菜用大豆蔗糖含量的精准改良

而近年来，随着大豆基因组数据的逐步完善及分子生物学的发展，使大豆基因的克隆不再困难。目前在拟南芥、烟草等模式植物上，通过基因调控手段来改变组织中蔗糖含量已经有很多研究[86]。在菜用大豆品质改良方面，若能通过克隆其蔗糖代谢途径关键基因，调控其表达模式，或许会具有更明显的实际应用效果[25]。近年来，基于CRISPR-Cas9系统对植物基因组的编辑简单易行、成本低、突变效率高，能够实现多个基因同时编辑，是生物技术的重大突破，它的应用使得基因功能研究和作物遗传改良等领域飞速发展[87]。随着基因编辑技术的不断进步，大豆分子设计育种迎来高速发展的阶段，我们应当把握机遇，充分利用丰富的种质资源去解析遗传调控网络，定位和克隆功能基因，运用基因编辑技术对目标基因进行定点修饰及编辑，加速验证其功能，深入解析菜用大豆蔗糖代谢相关的调控网络和分子机制，最终实现菜用大豆蔗糖含量以及食味品质的精确改良[88]。