大豆为豆科，属一年生草本植物，原产于中国，是重要的粮食作物之一。我国自古栽培大豆，至今已有5000年的种植史，现在全国普遍种植，在东北、华北、陕、川及长江下游地区均有出产，以长江流域及西南栽培较多，以东北大豆质量最优。大豆含人体必需的8种氨基酸，多种维生素和微量元素。随着对大豆消费需要的不断增加，改进品种以提高生产效率是目前关注的重点。

植物育种旨在将多种理想的性状金字塔形成单一品种。然而，由于性状相关性，育种者必须选择同时改善相关性状或接受与相关性相关的潜在不良影响。因此，更好地了解这些不同性状背后的遗传网络有助于育种者制定有效的品种发展战略。在过去的几十年中，水稻功能基因组学得到了迅速发展，从而鉴定了一些控制产量和谷粒品质的关键基因。完善的遗传信息使科学家们能够提出一条清晰的道路来设计高产，优质，超级杂交稻的育种方法。然而，与水稻相比，大豆复杂性状遗传解剖的基础研究必须取得更多进展才能达到同样的水平。但大豆的性状选择并不简单，作物的产量、品质等大都是多基因控制的复杂性状，由于受到一因多效和遗传连锁累赘的影响，某些性状在不同材料和育种后代中会协同变化，呈现耦合性相关。然而，不同性状之间的相关性和影响单一性状的基因之间的遗传相互作用对大豆育种提出了挑战。因此，厘清这些耦合关系，对于育种的设计非常重要。

全基因组关联研究（GWAS）是解剖复杂性状的有效方法，已成功应用于许多植物的研究，如拟南芥，水稻，玉米，和谷子。中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究员联合王国栋研究员、朱保葛研究员、华盛顿州立大学张志武研究员等多家研究团队通过全基因组关联研究的方法，深入解析了大豆84个农艺性状间的遗传调控网络，为大豆的分子设计育种提供了重要的理论基础。

为了解析不同农艺性状之间的内在遗传调控网络，该研究团队首先对809份大豆栽培材料进行了重测序，并对其遗传多样性进行了分析，明确了这些材料的群体结构。进而，研究者对这809份材料的84个产量和品质性状进行了连续多年多点的观测，发现不同性状间呈现不同程度的相关性。进一步，该团队利用全基因组关联分析并结合新开发的上位性效应检测方法，对84个性状的调控位点进行了系统的全基因组扫描，共鉴定出245个显著性关联位点，并发现其中95个关联位点和其他位点存在上位性效应。

一方面，这些关联位点能很好地解析单个性状的遗传调控。例如，对于油含量相关性状，共鉴定到24个脂肪酸代谢相关和21个脂代谢相关的基因，它们分别参与了不同的重要酶促反应。深入分析发现，这些基因是通过加性效应共同调控多个大豆油脂性状的形成。

另一方面，这些关联位点揭示了不同性状间相互耦合的遗传基础。根据连锁不平衡分析，发现115关联位点可相互连锁，并将所观测的51个性状联系起来，形成复杂的多性状多位点调控网络，该遗传调控网络很好地解释了不同性状间的耦合关系。研究还发现，其中23个关联位点起到了重要节点作用，对不同性状的形成起到关键调控作用，并对其中部分位点在不同性状耦合中的作用进行了验证。

研究还发现，大豆的很多性状跟纬度有关。世界上所有的大豆会生长在北纬50°到南纬35°之间，不同纬度的大豆，生长期、口感、产量和营养成分都可能会不同，这可能是由于不同纬度光照时长的差异造成的。

该研究为大豆的分子设计育种提供了重要的理论基础，对于提高大豆的品质和产量具有非常重要的意义，同时也为其他作物的性状耦合研究提供了借鉴。