东北农业大学揭示大豆中光周期控制的开花时间和成熟的机制

大豆是典型的短日照植物，对光周期敏感。光周期是决定大豆花发育和对不同生态区域适应性的重要因素，大豆的种植面积也常常由于其对光周期的敏感性而受到限制。光周期对大豆开花时间和大豆成熟的影响是一个复杂的过程。SNW / SKIP蛋白是光周期控制过程中的关键因子，其同原蛋白的生物学功能在水稻和拟南芥植物中均有报道。研究表明，在大豆中，SKIP同源蛋白GmGBP1在光周期介导的开花途径中发挥重要作用，同时，热诱导型GmGBP1也增强了转基因GmGBP1-ox烟草和拟南芥的耐热性。尽管已在拟南芥和烟草中证明了GmGBP1在光周期控制的开花时间中的作用，但是GmGBP1在大豆中的生物学功能仍需进一步研究。

近日，东北农业大学的李文斌教授课题组在Plant Journal在线发表了一篇题为Natural variation in GmGBP1 promoter affects photoperiod control of flowering time and maturity in soybean的研究论文，报道了GmGBP1启动子对光周期调控的大豆开花时间和大豆成熟的影响。



在这项研究中，研究人员通过对278份大豆品种中GmGBP1基因的编码和非编码区的多态性的研究，发现与GmGBP1的编码序列相比，其启动子区域具有更高的多态性。通过关联分析鉴定了与大豆成熟密切相关的GmGBP1的5个多态性（SNP_-796，SNP_-770，SNP_-307，InDel_-242和SNP_353）和两个单倍型（Hap-3，Hap-4），它们的主要功能是在不同环境中促进大豆更早的开花和大豆成熟。该研究还发现，较短的生长期主要是由于大豆GmGBP1启动子中具有SNP_-796G的TCT-基序，引起较高的GmGBP1表达水平。相反，RNAi干扰降低GmGBP1的表达水平后，会导致生长期变长。

此外，GmGBP1的基因干扰也会降低大豆开花时间对光周期反应敏感性。对大豆中GmGBP1低表达的RNA-Seq分析显示，上调和下调的预测基因分别为94个和30个。其中，对三个开花时间基因（GmFT2a，GmFT5a 和 GmFULc）的昼夜光周期特异性表达模式的分析表明，GmGBP1-i大豆中的mRNA水平始终低于野生型。


大豆中GmGBP1启动子的LUC活性测定和表型分析。

总的来说，该研究提供了一系列证据表明，GmGBP1正向调节光周期控制的开花时间和成熟反应。


论文链接：onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.14025

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