中国科学院东北地理所在控制大豆开花期基因研究取得新进展

　　生育期 （特别是开花期）是影响大豆品种分布和产量的重要因素之一，大豆生育期调控基因的挖掘和研究，对选育生态适应性广的优良大豆品种至关重要。迄今，诸多调控大豆生育期的E系列基因已被克隆，它们的应用提高了育种效率和产量，但是由于光周期调控大豆开花的复杂性，还有很多生育期重要基因未被发掘，具体调控机制仍不明确。

 

　　东北地理所大豆分子设计育种学科组长期致力于新的开花期基因发掘，助理研究员王飞飞利用Minsoy （E1e2e3E4）和Archer （e1ase2E3E4）杂交后构建的MA重组自交系进行长日照条件下开花期QTL检测，通过亲本重测序和MA群体SLAF-seq，结合MA群体的花期表型，检测到一个重要调控位点TOF7 （Time of Flowering 7）。进一步研究表明该位点由单基因控制，且编码基因TOF7控制早花早熟，其候选基因为一个拟南芥光周期调控开花途径中关键生物钟基因的同源基因。TOF7是一个新的控制大豆开花的位点，被世界大豆委员会命名为 E11，其E11/e11 的基因特征被大豆委员会所认可。

 

　　李赵博博士利用全基因组关联分析（Genome-wide association studies, GWAS）技术与拟南芥重要生物钟基因进行同源比对的方法，在大豆中鉴定到一调控开花期新基因LNK2 （Night light-inducible and clock-regulated 2）。利用CRISPR/Cas9开发出LNK2基因的转基因四重纯合突变体，在长日照条件下，四重突变体的开花时间明显早于野生型。荧光定量PCR显示，在长日照条件下，LNK2的转录水平明显低于野生型。LNK2促进了豆类特异性E1基因的表达，并抑制了开花素FT2a的表达。这些结果表明，CRISPR/CAs9介导的4个LNK2基因的靶向突变缩短了大豆的开花时间。

 

　　该研究的发现增加了控制大豆开花时间的新成员，将进一步完善大豆开花调控网络，为大豆分子设计育种提供基因资源和理论依据。本研究获得国家自然科学面上项目（No. 31972966）和国家重点研究开发项目（2017Y FD0101305）的资助。

 

　　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