大豆作为关键的粮食和经济作物，其种子富含高质量的蛋白质和油脂。相较于动物蛋白，大豆蛋白不仅营养价值更高、成本更低，而且含有更多的功能性成分，因此在粮食供应、食品加工及家禽家畜饲料中占据核心位置，尤其豆粕在饲料蛋白中所占比例超过80%。尽管近年来关于大豆种子蛋白质积累的分子机制研究取得了一定进展，但由于育种工作的主要目标集中在增加产量上，导致大豆种子的蛋白质含量整体呈下降趋势，这对开发高品质、高蛋白的大豆品种构成了重大挑战。
植物细胞与动物细胞的一个显著区别在于植物细胞拥有细胞壁，这一特性不仅影响了细胞的分裂和伸长，还决定了细胞和组织的形状，并对植物的生长发育起着至关重要的作用。细胞壁结构的变化能够影响植物营养物质的累积和分配效率。研究显示，适当调整细胞壁成分有利于提高植物细胞获取营养的能力，但在大豆种子发育过程中，这种调整如何具体影响种子品质的研究较为有限。
近日，Plant, Cell & Environment在线发表了东北农业大学农学院大豆遗传改良团队题为“Transcriptional and Metabolomic Analyses Reveal That GmESR1 Increases Soybean Seed Protein Content Through the Phenylpropanoid Biosynthesis Pathway”的研究论文。该研究通过转录组和代谢组学的综合分析，揭示了过表达GmESR1（一种EREBP类型的转录因子）能显著提高大豆种子蛋白质含量的机理。
研究表明，过表达GmESR1不仅增加了蛋白质体的大小，而且通过调节苯丙烷生物合成路径，减少了木质素、纤维素、半纤维素和果胶等成分的合成，促使细胞内生物量重新分配。此外，研究还发现GmESR1在大豆种子发育期间与特定DNA序列基序结合，抑制GmCCR的转录，同时提高了与蔗糖转运相关的基因表达水平，加速了蔗糖的运输速度。这些发现不仅深化了我们对GmESR1在提高大豆种子蛋白质含量方面的作用机制的理解，也为未来通过分子辅助技术加速培育高蛋白大豆品种提供了理论支持。
东北农业大学已毕业博士研究生周润南、博士研究生王思慧和博士后李建伟为该论文的第一作者，陈庆山教授、武小霞研究员、赵莹副教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、黑龙江省自然科学基金项目和国家自然科学基金项目的资助。
