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PNAS揭开百年未解之谜,太陽城官网8888孔凡江/刘宝辉团队在大豆光周期景象的遗传机制研讨获得紧张打破

来路:     著作人:    编辑:chen    公布日期:2021-02-10 11:44    点击数: Views

大豆古称菽,《诗经》纪录“蓺之荏菽,荏菽旆旆”,约莫5000年前,种植大豆来源于我国,由散布于我国黄淮海地区(北纬32-40度)的野生大豆驯化而来,在我国的农业消费中占据偏重要的位置。大豆是光周期极为敏感的典范短日照作物,单个种类或种质资源普通只适合莳植于纬度跨度较小的地区内,那么来源于黄淮海地区的大豆是怎样顺应全天下普遍的生态情况呢?又是怎样影响大豆的产量和活着界范畴的莳植和散布呢?这不断是迷信家们研讨的热门。

1920年,美国迷信家Garner和Allard发明两个故意思的景象,统一大豆种类,从5-7月每隔两周收获一次,虽然植株生长的“年事”差别,但到了秋日(9月份)简直同时着花;将在美国南部正常着花的烟草种类(Maryland Mammoth)移至美国北部种植时,冬季只长叶不着花,但假如在秋冬移入温室则可着花壮实。他们实验了温度、光质、养分等种种条件,终极发明日照长度是影响大豆着花的要害要素(图1),并由此提出了动物光周期景象的观点。

1.左侧大豆植株在短日照条件下生长,收获后100天曾经完全成熟;右侧大豆植株在永日照条件下生长,收获后100天尚未着花。(Garner and Allard, 1920

太陽城官网8888孔凡江/刘宝辉研讨团队多年以来对大豆光周期调控的着花途径停止了临时条理和深化的研讨,并获得了一系列停顿。2017年,该团队报道了大豆长童期(Long Juvenile)要害基因J的克隆及退化机制研讨效果,提醒了大豆特异的光周期调控着花的PHYA(E3E4)-J-E1-FT遗传网络,说明了J基因进步大豆低纬度顺应性的机制(Lu et al.,Nature Genetics, 2017)。2020年,该团队又发布了关于大豆光周期顺应性退化的研讨效果,提醒了大豆光周期调控着花的PHYA (E3E4) -Tof11/Tof12-LHY-E1-FT分子调控网络,条理阐释了大豆中高纬度顺应的多基因退化机制(Lu et al.,Nature Genetics, 2020)。

近期,该团队在PNAS在线发布了题为A critical role of the soybean Evening Complex in the control of photoperiod sensitivity and adaptation的研讨论文,剖析了大豆夜间复合体(Soybean Evening Complex, SEC)调控光周期敏理性与顺应性的分子机制。该研讨发明,大豆有两个拟南芥LUX的同源基因,LUX1LUX2,二者在光周期调控的着花途径中功用冗余。同时敲除两个LUX基因形成大豆非常晚花,其表型与闻名的光周期敏感的烟草渐变体Maryland Mammoth相似(图2),故著作人将大豆LUX双渐变体定名为“Guangzhou Mammoth”。别的,Guangzhou Mammoth在是非日照的着花日期无明显差别,证明EC卵白复合体控制着大豆的光周期敏理性,从而揭开了100年前发明的大豆光周期景象分子遗传机制的奥秘面纱。

2.左侧为Maryland Mammoth (Amasino, 2013),右侧为Guangzhou Mammoth(大豆EC复合体的渐变体)

进一步研讨发明,LUX1和LUX2均能与J互相作用构成SEC,经过联合E1及其两个同源基因E1LaE1Lb的启动子而克制其表达,从而开释E1对FT2aFT5a的转录克制,促进着花(图3),提醒了SEC-E1调控分子模块是大豆光周期反响的中心人物模块,这为以后开辟具有差别着花日期和顺应性的大豆新种类提供了更多的能够性,将对寒带地域国度的大豆顺应性和产量具有十分紧张的意义。

3.短日照条件下SEC的任务机制形式图

太陽城官网8888分子遗传与退化创新研讨中央的博士后步田田、芦思佳传授、博士后王凯和董利东讲师为文章的配合第一著作人,孔凡江传授为文章的通讯著作人。塔斯马尼亚大学的James L. Weller传授、河南大学的徐小冬传授和谢启光传授到场了该项任务。该研讨失掉了国度天然迷信出色青年基金、国度天然迷信基金青年基金和广东省根底与使用重点项目研讨的赞助。

 

1. Garner WW and Allard HA (1920) Effect of the relative length of day and night and other factors of the environment on growth and reproduction in plants.J Agr Res18, 553-606.

2. Bu T, Lu S, Wang K, Dong L, Li S, Xie Q, Xu X, Cheng Q, Chen L, Fang C, Li H, Liu B, Weller JL, Kong F (2021) A critical role of the soybean Evening Complex in the control of photoperiod sensitivity and adaptation.PNAS10.1073/pnas.2010241118.

3. Lu S, Dong L, Fang C, Liu S, Cheng Q, Kong L, Chen L, Su T, Nan H, Zhang D, Zhang L, Wang Z, Yang Y, Yu D, Liu X, Yang Q, Lin X, Tang Y, Zhao X, Yang X, Tian C, Xie Q, Li X, Yuan X, Tian Z, Liu B, Weller JL, Kong F (2020) Stepwise selection on homeologousPRRgenes controlling flowering and maturity during soybean domestication.Nat Genet52, 428-436.

4. Lu S, Zhao X, Hu Y, Liu S, Nan H, Li X, Fang C, Cao D, Shi X, Kong L, Su T, Zhang F, Li S, Wang Z, Yuan X, Cober ER, Weller JL, Liu B, Hou X, Tian Z, Kong F (2017) Natural variation at the soybeanJlocus improves adaptation to the tropics and enhances yield.Nat Genet49, 773-779.

5. Amasino R (2013) My favourite flowering image.J Exp Bot64, 5817

下一条:范立生传授的研讨效果取得2020年度教诲部天然迷信二等奖

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