用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

责编 | 王一

大豆是典型的短日照植物，对光周期十分敏感。光周期影响大豆的开花时间和株型，因而制约了优良品种的引种推广以及大豆产量的提高。E1是豆科植物特异的转录因子，也是大豆光周期响应的核心调控因子，然而，光信号如何转递到E1的分子机制仍有待阐明。

2023年4月4日，中国农业科学院作物科学研究所刘斌团队和广州大学孔凡江团队合作在PNAS在线发表了题为“GmEID1 modulates light signaling through the Evening Complex to control flowering time and yield in soybean”的研究论文，揭示了大豆GmEID1蛋白作为连接光信号和生物钟夜间复合物 （EC） 的桥梁，参与调控大豆开花抑制因子E1基因表达。GmEID1功能缺失后可以增强大豆在不同纬度下的适应性并显著提高产量，为改良大豆纬度适应性的研究提供了新思路。

大豆中E3/E4基因分别编码拟南芥光敏色素PHYA的同源蛋白GmPHYA3和GmPHYA2，能够促进大豆花期抑制基因E1的表达，从而抑制开花 （Lin et al., 2021） ，但E3/E4如何介导光信号调控E1基因表达尚不清楚。该研究通过转录组测序对大豆基因组的节律表达进行了分析，筛到一个与开花核心基因E1表达模式完全相反的基因—GmEID1。该基因编码一个含有F-box类型的核蛋白，可以分别与光敏色素E3/E4和生物钟晚间复合物 （Evening Complex，EC） 互作，光激活的E3/E4可以竞争性抑制GmEID1-J的互作，促进J蛋白的积累，进而上调E1的表达，延迟大豆开花 （图1） 。

图1. E3/E4-GmEID1-EC途径调控大豆开花的分子模型

研究发现，Gmeid1突变体除了开花期延迟，还表现出主茎粗壮、节间变短、节数和分枝增多的表型。研究人员在四个不同纬度地区 （长春、北京、许昌和三亚） 对该材料进行了产量的评估，结果显示Gmeid1的单株产量在各地区均显著增加 （图2） ，尤其是在天隆1号 （TL1） 亲本品种的主要推广地 （许昌） ，在正常种植密度下Gmeid1的单株产量较亲本增产17.2%。

图2. GmEID1基因缺失后的可提高大豆产量

综上所述，该研究不仅解析了大豆GmEID1蛋白作为连接E3/E4和EC复合物的桥梁进而调控E1表达的分子机制，而且创制的Gmeid1突变体表现良好的增产潜力，为大豆育种提供重要的基因资源。

中国农科院作科所博士后秦超、广州大学李海洋博士为论文共同第一作者，作科所刘斌研究员和广州大学孔凡江教授为共同通讯作者。此外，海南大学的李海燕教授和隆平生物技术有限公司的吕玉平教授参与了该研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院农业科学技术创新项目和中央公益性科研机构基本研究基金的资助。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120

特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.