中國科學(xué)院植物所揭示豆科果莢炸裂抗性及其遺傳調(diào)控的進(jìn)化機(jī)制

　　果莢炸裂對野生豆科植物種子傳播及適應(yīng)性具有重要意義，也是造成豆科作物種子流失、產(chǎn)量減少等不利農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。目前，豆科植物果莢炸裂抗性的形成及其進(jìn)化機(jī)制尚不清楚。

 

　　中國科學(xué)院植物研究所賀超英研究組利用大豆染色體片段代換系鑒定到兩個調(diào)控果莢炸裂的位點(diǎn)qPdh1和qPSH1。其中qPdh1起主效作用，Pdh1功能喪失型（LoF）變異是調(diào)控栽培大豆果莢炸裂抗性的主要遺傳基礎(chǔ)。進(jìn)一步，分析發(fā)現(xiàn)，Pdh1的LoF等位變異起源于我國黃淮地區(qū)的野大豆，并在栽培大豆的馴化過程中被選擇。在栽培大豆中，Pdh1的LoF變異由黃淮地區(qū)向北部和東北部等地區(qū)傳播并擴(kuò)散。這一地理分布及演化模式的形成與降水量變化顯著相關(guān)，而Pdh1功能基因型的表達(dá)量對環(huán)境的應(yīng)答與裂莢性狀可塑性之間存在顯著相關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，Pdh1起源于暖季型豆科植物，其直系同源基因在菜豆、豇豆、綠豆等相關(guān)作物的馴化過程中被平行選擇。

 

　　該研究對探討豆科植物果莢炸裂性狀的可塑性和適應(yīng)性的進(jìn)化機(jī)制具有重要的科學(xué)意義，并對豆科作物裂莢抗性育種具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

 

　　近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《新植物學(xué)家》（New Phytologist）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家杰出青年科學(xué)基金和中國科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目等的支持。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、杭州師范大學(xué)的科研人員參與研究。