東北地理所在控制大豆開花期基因研究取得新進展
生育期 (特別是開花期)是影響大豆品種分布和產量的重要因素之一，大豆生育期調控基因的挖掘和研究，對選育生態適應性廣的優良大豆品種至關重要。迄今，諸多調控大豆生育期的E系列基因已被克隆，它們的應用提高了育種效率和產量，但是由于光周期調控大豆開花的復雜性，還有很多生育期重要基因未被發掘，具體調控機制仍不明確。
東北地理所大豆分子設計育種學科組長期致力于新的開花期基因發掘，助理研究員王飛飛利用Minsoy (E1e2e3E4)和Archer (e1ase2E3E4)雜交后構建的MA重組自交系進行長日照條件下開花期QTL檢測，通過親本重測序和MA群體SLAF-seq，結合MA群體的花期表型，檢測到一個重要調控位點TOF7 (Time of Flowering 7)。進一步研究表明該位點由單基因控制，且編碼基因TOF7控制早花早熟，其候選基因為一個擬南芥光周期調控開花途徑中關鍵生物鐘基因的同源基因(圖1)。TOF7是一個新的控制大豆開花的位點，被世界大豆委員會命名為 E11，其E11/e11 的基因特征被大豆委員會所認可。
李趙博博士利用全基因組關聯分析（Genome-wide association studies, GWAS）技術與擬南芥重要生物鐘基因進行同源比對的方法，在大豆中鑒定到一調控開花期新基因LNK2 (Night light-inducible and clock-regulated 2)。利用CRISPR/Cas9開發出LNK2基因的轉基因四重純合突變體，在長日照條件下，四重突變體的開花時間明顯早于野生型(圖2)。熒光定量PCR顯示，在長日照條件下，LNK2的轉錄水平明顯低于野生型。LNK2促進了豆類特異性E1基因的表達，并抑制了開花素FT2a的表達。這些結果表明，CRISPR/CAs9介導的4個LNK2基因的靶向突變縮短了大豆的開花時間。
圖1 E11基因的精細定位
圖2 LNK2基因突變體抑制開花
該研究的發現增加了控制大豆開花時間的新成員，將進一步完善大豆開花調控網絡，為大豆分子設計育種提供基因資源和理論依據。本研究獲得國家自然科學面上項目(No. 31972966)和國家重點研究開發項目(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
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