【中國科學(xué)網(wǎng)】科學(xué)家揭示大豆生態(tài)適應(yīng)性遺傳機(jī)制
大豆長童期 （LJ) 性狀在上世紀(jì)70年代被發(fā)現(xiàn)，并成功應(yīng)用于低緯度地區(qū)大豆育種。LJ性狀的導(dǎo)入，突破了大豆在低緯度地區(qū)產(chǎn)量極低的限制，使大豆在低緯度得以快速擴(kuò)張和推廣。上世紀(jì)90年代，研究發(fā)現(xiàn)J是控制大豆LJ性狀的關(guān)鍵位點(diǎn)，然而其編碼基因和分子調(diào)控機(jī)制一直未明確。日前，中科院東北地理所劉寶輝、孔凡江團(tuán)隊(duì)與中科院其他團(tuán)隊(duì)合作在大豆生態(tài)適應(yīng)性機(jī)制方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)布于《自然-遺傳學(xué)》。
研究團(tuán)隊(duì)通過正向遺傳學(xué)的方法圖位克隆了J基因，發(fā)現(xiàn)J基因是擬南芥ELF3的同源基因，通過功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和近等基因系等方法驗(yàn)證了基因的功能。且在低緯度條件下(短日照條件)，突變型j與野生型J相比能提高大豆產(chǎn)量達(dá)30-50%。進(jìn)一步研究表明，在短日照條件下，J蛋白能夠與大豆光周期開花的核心調(diào)控因子E1啟動子的LUX結(jié)合元件直接結(jié)合，進(jìn)而抑制E1基因的表達(dá)，從而解除了E1對FT的抑制，促進(jìn)FT基因的表達(dá)上調(diào)。群體遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，J基因在適應(yīng)低緯度大豆品種中至少存在著8種功能缺失型等位變異。J基因多種變異的產(chǎn)生是大豆適應(yīng)低緯度地區(qū)和產(chǎn)量增加的重要進(jìn)化機(jī)制，低緯度地區(qū)的環(huán)境壓力是J基因產(chǎn)生變異的主要驅(qū)動力。這些等位變異對大豆在低緯度地區(qū)的推廣和大豆生產(chǎn)必將起到重要的作用。
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