4月4日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物生物信息學(xué)及應(yīng)用團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廣州大學(xué)，揭示了大豆GmEID1蛋白作為連接光信號(hào)和生物鐘夜間復(fù)合物的橋梁，參與調(diào)控大豆開(kāi)花抑制因子E1基因的表達(dá)，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)研究成果在線發(fā)表于《美國(guó)國(guó)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(diào)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(dá)抑制開(kāi)花，但E3/E4如何介導(dǎo)光信號(hào)調(diào)控E1基因表達(dá)尚不清楚。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?qū)Υ蠖够蚪M的節(jié)律表達(dá)進(jìn)行了分析，篩選到一個(gè)與E1表達(dá)模式恰好相反的基因—GmEID1。研究發(fā)現(xiàn)GmEID1蛋白既能與光敏色素E3/E4發(fā)生光依賴的互作，又能與生物鐘晚間復(fù)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(jìng)爭(zhēng)性抑制GmEID1-J的互作來(lái)促進(jìn)J蛋白降解，進(jìn)而上調(diào)E1的表達(dá)延遲大豆開(kāi)花。此外，Gmeid1突變體除花期延遲，還表現(xiàn)出主莖粗壯、節(jié)間變短、節(jié)數(shù)和分枝增多的表型。田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Gmeid1的單株產(chǎn)量在不同緯度下均顯著增加，尤其是在天隆1號(hào)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(hào)調(diào)控開(kāi)花的分子機(jī)制，且創(chuàng)制的Gmeid1突變體表現(xiàn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目和中央公益性科研機(jī)構(gòu)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120
日期：2023-04-10
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(diào)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(dá)抑制開(kāi)花，但E3/E4如何介導(dǎo)光信號(hào)調(diào)控E1基因表達(dá)尚不清楚。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?qū)Υ蠖够蚪M的節(jié)律表達(dá)進(jìn)行了分析，篩選到一個(gè)與E1表達(dá)模式恰好相反的基因—GmEID1。研究發(fā)現(xiàn)GmEID1蛋白既能與光敏色素E3/E4發(fā)生光依賴的互作，又能與生物鐘晚間復(fù)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(jìng)爭(zhēng)性抑制GmEID1-J的互作來(lái)促進(jìn)J蛋白降解，進(jìn)而上調(diào)E1的表達(dá)延遲大豆開(kāi)花。此外，Gmeid1突變體除花期延遲，還表現(xiàn)出主莖粗壯、節(jié)間變短、節(jié)數(shù)和分枝增多的表型。田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Gmeid1的單株產(chǎn)量在不同緯度下均顯著增加，尤其是在天隆1號(hào)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(hào)調(diào)控開(kāi)花的分子機(jī)制，且創(chuàng)制的Gmeid1突變體表現(xiàn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目和中央公益性科研機(jī)構(gòu)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120
日期：2023-04-10
