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作科所利用基因編輯技術創制出適宜低緯度地區種植的大豆材料

  6月25日,亿豪娱乐官方平台所植物转基因技术研究中心、大豆育种技术创新与新品種选育創新團隊,利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定点敲除大豆开花调控关键基因 GmFT2a GmFT5a ,創制出更適合低緯度地區種植的突變體材料,同時系統解析了 GmFT2a GmFT5a 基因在大豆花期調控中的遺傳效應,爲大豆品種的區域適應性改良提供了新技術、新材料。相關研究成果在線發表在《植物生物技術雜志( Plant Biotechnology Journal) 》上。

  大豆对光周期反应敏感,绝大多数品种只有在日照长度缩短到一定限度后,才能从营养生长转入生殖生长,进而开花结荚。大豆的这种光周期反应特性,造成大豆品种北移种植时,因生长季节日照加长,往往表现为晚花晚熟、生长期延长,甚至不能开花或正常成熟;南移种植时,则因生长季节日照缩短,一般表现为过早开花、生长期缩短,产量降低甚至不能正常生长。大豆开花期和成熟期因受种植区域生长季节日照长度的影响严重,导致大豆品种适宜种植区域普遍比较狭小,光周期反应特性是影响大豆品种区域适应性的重要因素。已有研究表明, GmFT2a 和 GmFT5a 基因是大豆的重要开花促进因子。

  该研究通过构建 GmFT2a 和 GmFT5a 基因的过表达植株,并利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对 GmFT2a 和 GmFT5a 进行定点敲除,结合杂交手段,创制出单基因和双基因突变体材料。研究表明, GmFT2a 和 GmFT5a 虽然在大豆的花期调控中存在功能互补,但在长、短日照条件下的开花促进效应差异较大。在短日照条件下, GmFT2a 的开花促进效应比 GmFT5a 强,而 GmFT5a 在长日照条件下的开花促进效应更强。临界光周期对 GmFT5a 参与的大豆花期调控影响很大,超过品种临界光周期日长的条件下, GmFT5a 基因是主要的开花促进基因,是使大豆能够适应长日照环境的关键基因。研究人员还发现,创制的双基因突变体在短日照条件下平均57.4天开花,比野生型晚花约31.3天,株高和节数较野生型显著提高,单株荚数和粒数也显著增加,这为适合低纬度地区种植的大豆品种改良提供了新的基础材料。

  该研究得到了国家自然科学基金、转基因生物新品種培育重大专项、重点研发计划和中國農業科學院科技创新工程等项目资助。博士生蔡宇鹏、王立伟和助理研究员陈莉博士为論文的共同第一作者,侯文胜研究员和韩天富研究员为共同通讯作者。

  論文全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13199



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