中國科學(xué)院東北地理所在大豆光敏色素功能研究方面取得進展

　　株高和開花時間是影響大豆適應(yīng)性和產(chǎn)量的重要的農(nóng)藝性狀，這些性狀不僅受內(nèi)源遺傳因子的控制，而且還受到外界環(huán)境信號的影響。光信號作為主要的環(huán)境信號可以調(diào)節(jié)植物的形態(tài)建成和生長發(fā)育，植物通過光受體來感知光質(zhì)和光強變化從而調(diào)節(jié)植物體內(nèi)下游基因的表達。其中，光敏色素是一類研究最為廣泛的吸收紅光和遠(yuǎn)紅光可逆轉(zhuǎn)化的光受體，其在植物的整個生長發(fā)育過程中具有重要的調(diào)控作用，因此，對光敏色素功能及其對大豆農(nóng)藝性狀調(diào)控的研究尤為重要。

 

　　本研究通過正向遺傳學(xué)方法，篩選得到大豆節(jié)間伸長及開花時間提前的突變體Gmlin1（Glycine max long internode1），通過BSA測序方法定位候選基因GmHY2a，該基因編碼參與光敏色素生色團合成的PΦB合成酶。本研究證明GmHY2a突變后影響了光敏色素蛋白在細(xì)胞核中的積累，從而影響植株在紅光及遠(yuǎn)紅光下的光形態(tài)建成。此外，Gmlin1突變體在正常光照下表現(xiàn)出組成型避蔭反應(yīng)，但在模擬避蔭條件下比野生型表現(xiàn)得更耐蔭，這為大豆密植和間作提供了理論參考和基因資源；同時，Gmlin1突變體在長日照處理下開花時間顯著提前，對光周期的敏感性降低，可擴大大豆的種植地域。該研究表明GmHY2a在大豆光敏色素生物合成以及大豆種植適應(yīng)性中發(fā)揮重要作用，該研究工作增加了光敏色素信號在介導(dǎo)大豆生長發(fā)育和生理功能中的理解，并提出了光誘導(dǎo)的表型可塑性在改良潛在農(nóng)藝性狀中的重要性。

 

　　該研究結(jié)果以題為“GmHY2a encodes a phytochromobilin synthase that regulates internode length and flowering time in soybean”發(fā)表在國際期刊Journal of Experimental Botany上。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士研究生張芷睿為第一作者，楊素欣研究員為通訊作者。此項研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院和海南崖州灣種子實驗室的資助。

 

　　論文信息：

 

　　Zhirui Zhang, Suxin Yang*, Qiushi Wang, Hui Yu, Beifang Zhao, Tao Wu, Kuanqiang Tang, Jingjing Ma, Xinjing Yang, Xianzhong Feng. （2022）。 GmHY2a encodes a phytochromobilin synthase that regulates internode length and flowering time in soybean. Journal of Experimental Botany.

 

　　原文鏈接：

 

　　https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac318/6659691