张劲松和陈受宜研究组发现转录调控在大豆籽粒驯化过程中的重要作用

大豆是我国重要的粮食作物和经济作物，高百粒重和高油含量是栽培大豆重要的农艺性状和驯化特征。因此研究大豆的驯化机制，对于改善大豆的品质和增加大豆产量具有非常重要的意义。

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室张劲松研究组和陈受宜研究组针对驯化过程中发育大豆种子的转录组特征展开了全面而深入的研究。通过测定和分析栽培大豆和野生大豆发育种子的40个转录组数据并通过基因共表达网络分析发现，在驯化过程中基因表达量及共表达网络发生了显著变化，且基因表达量与网络衔接显著相关。3个基因集群模块系统的基因表达量在栽培大豆中比野生大豆中显著增加。其中2个基因集群模块系统的基因表达量与网络衔接显著相关。从这2个基因集群中鉴定了栽培大豆特异的2个调控籽粒油分和粒重的共表达网络。通过分析基因共表达网络并结合已知的QTL位点信息，发现赤霉素合成基因GA20OX和转录因子基因NFYA的启动子变异导致了它们的基因表达量变化。基因功能分析和关联分析表明，这2个基因的表达变化与种子百粒重和油含量呈正相关(图1)。这项研究揭示了大豆中通过基因表达进行籽粒性状选择的驯化机制，对于大豆育种具有潜在实际意义。

博士生陆翔是该论文的第一作者。这项研究受到中科院先导专项等资助，于4月7日在线发表在Plant Journal（DOI: 10.1111/tpj.13181）

图1. 大豆GA20OX和NFYA基因启动子聚类分析及单倍型与基因表达和籽粒性状的关系。a, GA20OX基因启动子聚类分析。紫色名称表示栽培型大豆，黑色表示野生大豆。Cultivated I和Cultivated II及Wild表示不同的启动子单倍型。b, NFYA启动子聚类分析。紫色名称表示栽培型大豆，黑色表示野生大豆。With insertion: 启动子含有1500bp插入片段。Without insertion:启动子没有1500bp插入片段。c, GA20OX不同单倍型启动子与基因表达的关系。d, GA20OX不同单倍型启动子与百粒重的关系。e, NFYA不同单倍型启动子与基因表达的关系。f, NFYA不同单倍型启动子与油分含量的关系。g, GA20OX不同单倍型启动子活性分析。h, （g）中GA20OX不同单倍型启动子活性的定量分析。i, NFYA不同单倍型启动子活性分析。 j, （i）中NFYA不同单倍型启动子活性的定量分析。