近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所作物分子標記技術(shù)及其應(yīng)用創(chuàng)新團隊和大豆育種技術(shù)創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團隊通過不同策略克隆了與生物鐘調(diào)控和大豆馴化相關(guān)的基因GmPRR3b/GmPRR37，從多個側(cè)面闡明了該基因調(diào)控大豆生物鐘和生育期的功能機制，并揭示其自然等位變異與早花和高產(chǎn)性狀的緊密聯(lián)系及在大豆馴化和品種改良中的廣泛利用。該研究不僅對理解大豆馴化過程具有重要的科學意義，同時為選育應(yīng)對氣候變化和適應(yīng)高緯地區(qū)種植的大豆品種提供了理論依據(jù)和重要靶點。研究成果分別在《分子植物（Molecular Plant）》和《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》在線發(fā)表。
據(jù)劉斌研究員和韓天富研究員介紹，作物在馴化過程中形成的區(qū)別于其野生祖先的表型特征被稱為馴化性狀。調(diào)控大豆種子休眠、落粒性和結(jié)莢習性等馴化性狀相關(guān)基因已經(jīng)被克隆，但是否存在調(diào)控開花期的馴化基因尚不清楚。
作物分子標記技術(shù)及其應(yīng)用創(chuàng)新團隊通過對279個大豆品種進行全基因組關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)GmPRR3b基因與大豆開花期和成熟期密切相關(guān)。自然變異分析結(jié)果顯示，GmPRR3b在自然群體中存在至少有8種單倍型，其中單倍型H6在野生大豆、地方品種和主栽品種中所占的比例分別為3.4%、69.4%和100%，表明該基因為生育期性狀相關(guān)的關(guān)鍵馴化基因。研究發(fā)現(xiàn)，GmPRR3b是生物鐘核心振蕩器的關(guān)鍵組分，不僅協(xié)同外界光溫環(huán)境參與調(diào)控開花時間，而且影響主莖節(jié)數(shù)和單株產(chǎn)量。其優(yōu)異單倍型H6與早花和高產(chǎn)性狀緊密關(guān)聯(lián)，從而在大豆馴化和遺傳改良中受到強烈選擇。
大豆育種技術(shù)創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團隊以重組自交系群體為材料，采用簡化基因組測序技術(shù)也定位了該基因，命名為GmPRR37。該基因在極晚熟品種“自貢冬豆”與極早熟品種“黑河27”中的序列分別對應(yīng)GmPRR3b的單倍型H5和單倍型H6。該研究證實單倍型H5編碼的全長蛋白具有長日照依賴的開花延遲功能，為闡明該基因不同單倍型的功能分化提供了重要信息。通過基因編輯技術(shù)在“自貢冬豆”背景下定點敲除該基因，導致開花期提前15.8天，可使受體品種在緯度更高、無霜期更短的地區(qū)種植。該團隊進而分析了180份來自我國不同生態(tài)區(qū)的大豆品種，揭示該等位基因變異與大豆對高緯長日環(huán)境的適應(yīng)性有密切關(guān)系。
以上研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和國家自然科學基金項目資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30030-7
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13346
