中國農(nóng)業(yè)科學院作科所揭示調(diào)控大豆花期和產(chǎn)量的新機制

　　4月4日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所作物生物信息學及應用團隊聯(lián)合廣州大學，揭示了大豆GmEID1蛋白作為連接光信號和生物鐘夜間復合物的橋梁，參與調(diào)控大豆開花抑制因子E1基因的表達，為大豆生育期改良提供了重要的基因資源和理論支撐。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《美國國家科學院院刊（PNAS）》上。

 

　　光周期影響大豆的開花時間和株型，制約了優(yōu)良品種的引種推廣以及大豆產(chǎn)量提升。E1是大豆光周期調(diào)控開花途徑中的關(guān)鍵抑制因子。大豆中E3/E4基因編碼光敏色素蛋白，通過促進E1基因表達抑制開花，但E3/E4如何介導光信號調(diào)控E1基因表達尚不清楚。

 

　　研究團隊通過轉(zhuǎn)錄組測序?qū)Υ蠖够蚪M的節(jié)律表達進行了分析，篩選到一個與E1表達模式恰好相反的基因—GmEID1。研究發(fā)現(xiàn)GmEID1蛋白既能與光敏色素E3/E4發(fā)生光依賴的互作，又能與生物鐘晚間復合物的關(guān)鍵組分J蛋白互作并促進其積累。光激活的E3/E4可以競爭性抑制GmEID1-J的互作來促進J蛋白降解，進而上調(diào)E1的表達延遲大豆開花。此外，Gmeid1突變體除花期延遲，還表現(xiàn)出主莖粗壯、節(jié)間變短、節(jié)數(shù)和分枝增多的表型。田間實驗發(fā)現(xiàn)，Gmeid1的單株產(chǎn)量在不同緯度下均顯著增加，尤其是在天隆1號親本的主要推廣地（許昌），在正常種植密度下Gmeid1的單株產(chǎn)量較親本增產(chǎn)17.2%。綜上所述，該研究不僅解析了大豆GmEID1蛋白參與光周期信號調(diào)控開花的分子機制，且創(chuàng)制的Gmeid1突變體表現(xiàn)良好的增產(chǎn)潛力，為大豆育種提供重要的基因資源。

 

　　作科所博士后秦超、廣州大學李海洋博士為論文共同第一作者，作科所劉斌研究員和廣州大學孔凡江教授為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目和中央公益性科研機構(gòu)基本科研業(yè)務費項目資助。

 

　　論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120