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性和產量的重要的農藝性狀，這些性狀不僅受內源遺傳因子的控制，而且還受到外界環境信號的影響。光信號作為主要的環境信號可以調節植物的形態建成和生長發育，植物通過光受體來感知光質和光強變化從而調節植物體內下游基因的表達。其中，光敏色素是一類研究最為廣泛的可吸收紅光和遠紅光的光受體，在植物的整個生長發育過程中具有重要的調控作用，因此，對光敏色素的功能及其對大豆農藝性狀調控的研究尤為重要。
本研究通過正向遺傳學方法，篩選得到大豆節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，該基因編碼大豆光敏色素生色團合成途徑中的PΦB合成酶。本研究證明GmHY2a突變后影響了光敏色素蛋白在細胞核中的積累，從而影響植株在紅光及遠紅光下的光形態建成。此外，Gmlin1突變體在正常光照下表現出組成型避蔭反應，但在模擬避蔭條件下比野生型表現得更耐蔭，這為大豆密植和間作提供了理論參考；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，為大豆種植向高緯度地區擴張提供了育種材料和基因資源。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性中發揮重要作用，該研究工作增加了對光敏色素信號介導大豆生長發育的理解，并提出了光誘導的表型可塑性在改良潛在農藝性狀中的重要性。
圖1. 大豆野生型Williams 82和突變體Gmlin1的表型差異
該研究結果以題為“GmHY2a encodes a phytochromobilin synthase that regulates internode length and flowering time in soybean”發表在國際期刊Journal of Experimental Botany上。中國科學院東北地理與農業生態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基金、中國科學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.
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