中科院学者最新NatureGenetics文章

　　来自中科院东北地理与农业生态研究所，广州大学，中科院遗传与发育研究所等多处的研究人员发表了题为“Natural variation at the soybean J locus improves adaptation to the tropics and enhances yield”的文章，通过正向遗传学的方法图位克隆了J基因，揭示了大豆特异的光周期调控开花的PHYA(E3E4)-J-E1-FT遗传网络，这将有助于大豆在低纬度地区的推广和大豆生产。

　　这一研究成果公布在3月20日的Nature Genetics杂志上，文章由中科院东北地理所孔凡江研究组和刘宝辉研究组，中科院遗传与发育生物学研究所田志喜研究组，中科院华南植物园侯兴亮研究组合作完成，第一作者为东北地理所芦思佳博士、赵晓晖博士、华南植物园博士研究生胡一龙、遗传发育所博士研究生刘书林和东北地理所南海洋博士。

　　大豆是世界上重要的经济粮食作物，起源于我国黄淮海地区，是典型的短日照作物。通常，当高纬度地区大豆品种引种到低纬度区域时，由于其对光周期极其敏感，成熟期大大提前，导致大豆植株生物量和产量降低，这极大程度限制了低纬度地区的大豆种植。大豆长童期 (Long Juvenile, LJ) 性状在上世纪70年代被发现，并成功应用于低纬度地区大豆育种。LJ性状的导入，突破了大豆在低纬度地区产量极低的限制，使大豆在低纬度（尤其是南美地区）得以快速扩张和推广。上世纪90年代，研究发现J是控制大豆LJ性状的关键位点，然而其编码基因和分子调控机制一直未明确。

　　在这篇文章中，研究人员通过正向遗传学的方法图位克隆了J基因。发现J基因是拟南芥EARLY FLOWERING 3(ELF3)的同源基因，通过功能互补实验和近等基因系等方法验证了该基因的功能，且在低纬度条件下（短日照条件），突变型j与野生型J相比能提高大豆产量达30-50%。

　　并且通过进一步研究，研究人员发现在短日照条件下，J蛋白能够与大豆光周期开花的核心调控因子E1启动子的LUX结合元件直接结合，进而抑制E1基因的表达，从而解除了E1对FT的抑制，促进FT基因的表达上调。

　　同时，研究还发现J基因的表达受到光敏色素蛋白E3和E4的抑制，揭示了大豆特异的光周期调控开花的PHYA(E3E4)-J-E1-FT遗传网络。群体遗传学分析发现，J基因在适应低纬度大豆品种中至少存在着8种功能缺失型等位变异。J基因多种变异的产生是大豆适应低纬度地区和产量增加的重要进化机制，低纬度地区的环境压力是J基因产生变异的主要驱动力。这些等位变异对大豆在低纬度地区的推广和大豆生产必将起到重要的作用。