6月25日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究中心、大豆育種技術(shù)創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團(tuán)隊，利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)定點敲除大豆開花調(diào)控關(guān)鍵基因GmFT2a和GmFT5a，創(chuàng)制出更適合低緯度地區(qū)種植的突變體材料，同時系統(tǒng)解析了GmFT2a和GmFT5a基因在大豆花期調(diào)控中的遺傳效應(yīng)，為大豆品種的區(qū)域適應(yīng)性改良提供了新技術(shù)、新材料。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志(Plant Biotechnology Journal)》上。
大豆對光周期反應(yīng)敏感，絕大多數(shù)品種只有在日照長度縮短到一定限度后，才能從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長，進(jìn)而開花結(jié)莢。大豆的這種光周期反應(yīng)特性，造成大豆品種北移種植時，因生長季節(jié)日照加長，往往表現(xiàn)為晚花晚熟、生長期延長，甚至不能開花或正常成熟；南移種植時，則因生長季節(jié)日照縮短，一般表現(xiàn)為過早開花、生長期縮短，產(chǎn)量降低甚至不能正常生長。大豆開花期和成熟期因受種植區(qū)域生長季節(jié)日照長度的影響嚴(yán)重，導(dǎo)致大豆品種適宜種植區(qū)域普遍比較狹小，光周期反應(yīng)特性是影響大豆品種區(qū)域適應(yīng)性的重要因素。已有研究表明，GmFT2a和GmFT5a基因是大豆的重要開花促進(jìn)因子。
該研究通過構(gòu)建GmFT2a和GmFT5a基因的過表達(dá)植株，并利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)對GmFT2a和GmFT5a進(jìn)行定點敲除，結(jié)合雜交手段，創(chuàng)制出單基因和雙基因突變體材料。研究表明，GmFT2a和GmFT5a雖然在大豆的花期調(diào)控中存在功能互補，但在長、短日照條件下的開花促進(jìn)效應(yīng)差異較大。在短日照條件下，GmFT2a的開花促進(jìn)效應(yīng)比GmFT5a強，而GmFT5a在長日照條件下的開花促進(jìn)效應(yīng)更強。臨界光周期對GmFT5a參與的大豆花期調(diào)控影響很大，超過品種臨界光周期日長的條件下，GmFT5a基因是主要的開花促進(jìn)基因，是使大豆能夠適應(yīng)長日照環(huán)境的關(guān)鍵基因。研究人員還發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)制的雙基因突變體在短日照條件下平均57.4天開花，比野生型晚花約31.3天，株高和節(jié)數(shù)較野生型顯著提高，單株莢數(shù)和粒數(shù)也顯著增加，這為適合低緯度地區(qū)種植的大豆品種改良提供了新的基礎(chǔ)材料。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項、重點研發(fā)計劃和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。（通訊員 衛(wèi)斐）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13199
