中国农业科学院作科所揭示调控大豆花期和产量的新机制

　　4月4日，中国农业科学院作物科学研究所作物生物信息学及应用团队联合广州大学，揭示了大豆GmEID1蛋白作为连接光信号和生物钟夜间复合物的桥梁，参与调控大豆开花抑制因子E1基因的表达，为大豆生育期改良提供了重要的基因资源和理论支撑。相关研究成果在线发表于《美国国家科学院院刊（PNAS）》上。

 

　　光周期影响大豆的开花时间和株型，制约了优良品种的引种推广以及大豆产量提升。E1是大豆光周期调控开花途径中的关键抑制因子。大豆中E3/E4基因编码光敏色素蛋白，通过促进E1基因表达抑制开花，但E3/E4如何介导光信号调控E1基因表达尚不清楚。

 

　　研究团队通过转录组测序对大豆基因组的节律表达进行了分析，筛选到一个与E1表达模式恰好相反的基因—GmEID1。研究发现GmEID1蛋白既能与光敏色素E3/E4发生光依赖的互作，又能与生物钟晚间复合物的关键组分J蛋白互作并促进其积累。光激活的E3/E4可以竞争性抑制GmEID1-J的互作来促进J蛋白降解，进而上调E1的表达延迟大豆开花。此外，Gmeid1突变体除花期延迟，还表现出主茎粗壮、节间变短、节数和分枝增多的表型。田间实验发现，Gmeid1的单株产量在不同纬度下均显著增加，尤其是在天隆1号亲本的主要推广地（许昌），在正常种植密度下Gmeid1的单株产量较亲本增产17.2%。综上所述，该研究不仅解析了大豆GmEID1蛋白参与光周期信号调控开花的分子机制，且创制的Gmeid1突变体表现良好的增产潜力，为大豆育种提供重要的基因资源。

 

　　作科所博士后秦超、广州大学李海洋博士为论文共同第一作者，作科所刘斌研究员和广州大学孔凡江教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程项目和中央公益性科研机构基本科研业务费项目资助。

 

　　论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2212468120