中國(guó)科學(xué)院東北地理所在控制大豆開花期基因研究取得新進(jìn)展

　　生育期 （特別是開花期）是影響大豆品種分布和產(chǎn)量的重要因素之一，大豆生育期調(diào)控基因的挖掘和研究，對(duì)選育生態(tài)適應(yīng)性廣的優(yōu)良大豆品種至關(guān)重要。迄今，諸多調(diào)控大豆生育期的E系列基因已被克隆，它們的應(yīng)用提高了育種效率和產(chǎn)量，但是由于光周期調(diào)控大豆開花的復(fù)雜性，還有很多生育期重要基因未被發(fā)掘，具體調(diào)控機(jī)制仍不明確。

 

　　東北地理所大豆分子設(shè)計(jì)育種學(xué)科組長(zhǎng)期致力于新的開花期基因發(fā)掘，助理研究員王飛飛利用Minsoy （E1e2e3E4）和Archer （e1ase2E3E4）雜交后構(gòu)建的MA重組自交系進(jìn)行長(zhǎng)日照條件下開花期QTL檢測(cè)，通過(guò)親本重測(cè)序和MA群體SLAF-seq，結(jié)合MA群體的花期表型，檢測(cè)到一個(gè)重要調(diào)控位點(diǎn)TOF7 （Time of Flowering 7）。進(jìn)一步研究表明該位點(diǎn)由單基因控制，且編碼基因TOF7控制早花早熟，其候選基因?yàn)橐粋€(gè)擬南芥光周期調(diào)控開花途徑中關(guān)鍵生物鐘基因的同源基因。TOF7是一個(gè)新的控制大豆開花的位點(diǎn)，被世界大豆委員會(huì)命名為 E11，其E11/e11 的基因特征被大豆委員會(huì)所認(rèn)可。

 

　　李趙博博士利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome-wide association studies, GWAS）技術(shù)與擬南芥重要生物鐘基因進(jìn)行同源比對(duì)的方法，在大豆中鑒定到一調(diào)控開花期新基因LNK2 （Night light-inducible and clock-regulated 2）。利用CRISPR/Cas9開發(fā)出LNK2基因的轉(zhuǎn)基因四重純合突變體，在長(zhǎng)日照條件下，四重突變體的開花時(shí)間明顯早于野生型。熒光定量PCR顯示，在長(zhǎng)日照條件下，LNK2的轉(zhuǎn)錄水平明顯低于野生型。LNK2促進(jìn)了豆類特異性E1基因的表達(dá)，并抑制了開花素FT2a的表達(dá)。這些結(jié)果表明，CRISPR/CAs9介導(dǎo)的4個(gè)LNK2基因的靶向突變縮短了大豆的開花時(shí)間。

 

　　該研究的發(fā)現(xiàn)增加了控制大豆開花時(shí)間的新成員，將進(jìn)一步完善大豆開花調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為大豆分子設(shè)計(jì)育種提供基因資源和理論依據(jù)。本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)面上項(xiàng)目（No. 31972966）和國(guó)家重點(diǎn)研究開發(fā)項(xiàng)目（2017Y FD0101305）的資助。

 

　　Zhaobo Li, Qun Cheng, Zhuoran Gan et al., Multiplex CRISPR/Cas9-mediated knockout of soybean LNK2 advances flowering time. The Crop Journal, 2020, https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.09.005

 

　　Feifei Wang, Haiyang Nan, Liyu Chenet al., A new dominant locus, E11, controls early flowering time. Molecular breeding, 2019, 39:70