4月4日，中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物生物信息學(xué)及應用團隊聯(lián)合廣州大學(xué)，揭示了大豆GmEID1蛋白作為連接光信號和生物鐘夜間復合物的橋梁，參與調控大豆開(kāi)花抑制因子E1基因的表達，為大豆生育期改良提供了重要的基因資源和理論支撐。相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上。

 

　　光周期影響大豆的開(kāi)花時(shí)間和株型，制約了優(yōu)良品種的引種推廣以及大豆產(chǎn)量提升。E1是大豆光周期調控開(kāi)花途徑中的關(guān)鍵抑制因子。大豆中E3/E4基因編碼光敏色素蛋白，通過(guò)促進(jìn)E1基因表達抑制開(kāi)花，但E3/E4如何介導光信號調控E1基因表達尚不清楚。

 

　　研究團隊通過(guò)轉錄組測序對大豆基因組的節律表達進(jìn)行了分析，篩選到一個(gè)與E1表達模式恰好相反的基因—GmEID1。研究發(fā)現GmEID1蛋白既能與光敏色素E3/E4發(fā)生光依賴(lài)的互作，又能與生物鐘晚間復合物的關(guān)鍵組分J蛋白互作并促進(jìn)其積累。光激活的E3/E4可以競爭性抑制GmEID1-J的互作來(lái)促進(jìn)J蛋白降解，進(jìn)而上調E1的表達延遲大豆開(kāi)花。此外，Gmeid1突變體除花期延遲，還表現出主莖粗壯、節間變短、節數和分枝增多的表型。田間實(shí)驗發(fā)現，Gmeid1的單株產(chǎn)量在不同緯度下均顯著(zhù)增加，尤其是在天隆1號親本的主要推廣地（許昌），在正常種植密度下Gmeid1的單株產(chǎn)量較親本增產(chǎn)17.2%。綜上所述，該研究不僅解析了大豆GmEID1蛋白參與光周期信號調控開(kāi)花的分子機制，且創(chuàng )制的Gmeid1突變體表現良好的增產(chǎn)潛力，為大豆育種提供重要的基因資源。

 

　　作科所博士后秦超、廣州大學(xué)李海洋博士為論文共同第一作者，作科所劉斌研究員和廣州大學(xué)孔凡江教授為共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國農業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng )新工程項目和中央公益性科研機構基本科研業(yè)務(wù)費項目資助。

 

　　論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120