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東北農業大學揭示大豆中光周期控制的開花時間和成熟的機制

2018-07-18 08:11 | 作者: 漁民 | 標簽: 大豆 光周期

大豆是典型的短日照植物,對光周期敏感。光周期是決定大豆花發育和對不同生態區域適應性的重要因素,大豆的種植面積也常常由于其對光周期的敏感性而受到限制。光周期對大豆開花時間和大豆成熟的影響是一個復雜的過程。SNW / SKIP蛋白是光周期控制過程中的關鍵因子,其同原蛋白的生物學功能在水稻和擬南芥植物中均有報道。研究表明,在大豆中,SKIP同源蛋白GmGBP1在光周期介導的開花途徑中發揮重要作用,同時,熱誘導型GmGBP1也增強了轉基因GmGBP1-ox煙草和擬南芥的耐熱性。盡管已在擬南芥和煙草中證明了GmGBP1在光周期控制的開花時間中的作用,但是GmGBP1在大豆中的生物學功能仍需進一步研究。

近日,東北農業大學的李文斌教授課題組在Plant Journal在線發表了一篇題為Natural variation in GmGBP1 promoter affects photoperiod control of flowering time and maturity in soybean的研究論文,報道了GmGBP1啟動子對光周期調控的大豆開花時間和大豆成熟的影響。



在這項研究中,研究人員通過對278份大豆品種中GmGBP1基因的編碼和非編碼區的多態性的研究,發現與GmGBP1的編碼序列相比,其啟動子區域具有更高的多態性。通過關聯分析鑒定了與大豆成熟密切相關的GmGBP1的5個多態性(SNP_-796,SNP_-770,SNP_-307,InDel_-242和SNP_353)和兩個單倍型(Hap-3,Hap-4),它們的主要功能是在不同環境中促進大豆更早的開花和大豆成熟。該研究還發現,較短的生長期主要是由于大豆GmGBP1啟動子中具有SNP_-796G的TCT-基序,引起較高的GmGBP1表達水平。相反,RNAi干擾降低GmGBP1的表達水平后,會導致生長期變長。

此外,GmGBP1的基因干擾也會降低大豆開花時間對光周期反應敏感性。對大豆中GmGBP1低表達的RNA-Seq分析顯示,上調和下調的預測基因分別為94個和30個。其中,對三個開花時間基因(GmFT2a,GmFT5a 和 GmFULc)的晝夜光周期特異性表達模式的分析表明,GmGBP1-i大豆中的mRNA水平始終低于野生型。


大豆中GmGBP1啟動子的LUC活性測定和表型分析。

總的來說,該研究提供了一系列證據表明,GmGBP1正向調節光周期控制的開花時間和成熟反應。


論文鏈接:onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.14025

 

來源:BioArt植物

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