大豆生态适应性遗传机制揭示

  大豆长童期 (LJ)性状在上世纪70年代被发现,并成功应用于低纬度地区大豆育种。LJ性状的导入使大豆在低纬度得以快速扩张和推广。上世纪90年代,研究发现J是控制大豆LJ性状的关键位点,然而其编码基因和分子调控机制一直未明确。日前,中科院东北地理所刘宝辉、孔凡江团队与中科院其他团队合作,在大豆生态适应性机制方面取得进展,相关成果发布于《自然—遗传学》上。

  研究团队通过正向遗传学的方法图位克隆了J基因,发现J基因是拟南芥ELF3的同源基因,通过功能互补实验和近等基因系等方法验证了基因的功能,且在低纬度条件下(短日照条件),突变型J与野生型J相比能提高大豆产量达30%~50%。进一步研究表明,在短日照条件下,J蛋白能够与大豆光周期开花的核心调控因子E1启动子的LUX结合元件直接结合,进而抑制E1基因的表达,从而解除了E1对FT的抑制,促进FT基因的表达上调。群体遗传学分析发现,J基因在适应低纬度大豆品种中至少存在着8种功能缺失型等位变异。J基因多种变异的产生是大豆适应低纬度地区和产量增加的重要进化机制,低纬度地区的环境压力是J基因产生变异的主要驱动力。这些等位变异对大豆在低纬度地区的推广和大豆生产中将起到重要的作用。彭科峰