Breeding Climate-Resilient Soybeans for 2050 and Beyond: Leveraging Novel Technologies to Mitigate Yield Stagnation and Climate Change Impacts

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive trait-by-trait breeding roadmap and identifies key genes and strategies for climate-resilient soybean development.

🏢実務担当者:Offers actionable insights for seed companies and breeders on integrating phenomics and omics into breeding programs.

🏛政策担当者:Highlights the need for targeted investment in soybean improvement programs to ensure future food security under climate change.

大豆は、世界の食料、飼料、バイオ燃料生産を支える重要な作物である。大豆の収量は急増し、記録的な収量は14,678 kg/ha⁻¹に達しているが、平均的な農家収量は2,770～2,790 kg/ha⁻¹で横ばいのままである。持続的な収量格差により、気候変動によって潜在生産量の44%が未達成のままであり、食料安全保障を脅かしている。2050年までに46.8%増加すると予測される将来のカロリー需要を満たすためには、大豆育種は、生態学的フットプリントが最小の、気候変動に強く多収な品種を優先しなければならない。本包括的かつ詳細なレビューでは、既存文献とGoogle Patentsを統合し、気候変動によるeCO₂およびストレス（高温、干ばつ、洪水、塩害、病原体）の多面的影響を検討し、複合ストレス下ではeCO₂が収量損失を補償しない可能性がある非線形の相互作用を明らかにした。次に、気候変動シナリオ下での大豆育種の主要戦略を強調する。この点に関し、種子数、種子サイズ、種子重量、タンパク質-油分バランスとその代謝的トレードオフ、地上部および地下部の植物アーキテクチャ、窒素固定と根粒形成ダイナミクス、根系構造、水利用効率、群落構造、開花時期の調節、早熟性などについて、特定の遺伝子と検証済み戦略に照らして、形質ごとの詳細な育種ロードマップを提供する。形質のより深い理解、非生物的ストレス生理、病原体ダイナミクスの変化、フェノミクス、（マルチ）オミクス、機械学習、および将来の大豆品種開発のための現代のバイオテクノロジー技術を含む新規戦略について明示的に議論する。遺伝子スタッキングによる気候レジリエントなイデオタイプの設計、オミクスデータを活用したストレス下での窒素固定と栄養の最適化、パンゲノム、野生大豆、育種ハブの迅速化、参加型農家ネットワーク検証を優先する将来のロードマップを提供し、将来の大豆育種家はデータと土壌のハイブリッドなオーケストレーターとなるであろうことを再定義する。本レビューは、気候適応型の形態学的、生化学的、生理学的、オミクス、農学的、フェノミクス、およびバイオテクノロジー的洞察を実行可能な育種戦略に変換するための基盤的枠組みを確立し、2050年以降を対象とした大豆改良プログラムへの政策主導の投資を導くものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Soybean is a vital crop supporting global food, feed, and biofuel production. Soybean yields have surged, with record yields reaching 14,678 kg/ha−1, though average farm yields remain stagnant at 2770–2790 kg ha−1. The persistent yield gaps leave 44% of potential production unrealized due to climate change, threatening food security. To meet future caloric demands, which are projected to rise by 46.8% by 2050, soybean breeding must prioritize climate-resilient, high-yielding varieties with minimal ecological footprints. In this comprehensive and in-depth review, we synthesized existing literature and Google Patents and reviewed the multifaceted impacts of climate-change driven eCO2 and stresses (heat, drought, flooding, salinity, and pathogens), revealing non-linear interactions where eCO2 may not compensate yield losses under combined stresses. We then highlight key strategies for soybean breeding under climate-change scenario. To this regard, we provide a detailed trait-by-trait breeding roadmap covering seed number, seed size, seed weight, protein-oil balance and their metabolic trade-offs, above and below ground plant architecture, nitrogen fixation and nodulation dynamics, root system architecture, water use efficiency, canopy architecture, flowering time regulation, early maturity etc., in light of specific genes and validated strategies. We explicitly discuss the novel strategies including deeper understanding of traits, abiotic stress physiology, changing pathogen dynamics, phenomics, (multi-)omics, machine learning, and modern biotechnological techniques for developing future soybean varieties. We provide a future roadmap prioritizing specific actions, including engineering climate-resilient ideotypes through gene stacking, optimizing nitrogen fixation and nutrition under stresses leveraging omics data, pan-genome, wild soybean, speeding breeding hubs, and participatory farmer-network validation, while redefining the future soybean breeder would be a hybrid orchestrator of data and dirt. This review establishes a foundational framework for translating climate-adaptive morphological, biochemical, physiological, omics, agronomic, phenomics, and biotechnological insights into actionable breeding strategies, thereby guiding policy-driven investment in soybean improvement programs targeting 2050 and beyond.

• openalex https://doi.org/10.3390/plants15081201first seen 2026-05-05 19:13:38