生育期长度是决定大豆产量的重要因素之一,并与种植纬度、种植季节密切相关,是育种主要选择目标性状,而生育期是光周期反应的重要指标。
大豆是敏感型高温短日作物,适应于高纬度环境的大豆栽培种对光周期必须具有不敏感性。经典遗传学研究表明:4个主要位点E1、 E3、E4和 E7被证明参与控制这种不敏感性。其中,E1 位点是Bernard于1971年发现并命名的,但由于该基因位于第六号染色体(LG C2)中心粒着丝点附近,遗传重组率极低,致使人们一直未揭开E1基因的神秘面纱。东北地理所大豆分子育种创新团队继图位克隆了E3(Genetics,2009)、E4(Genetics,2008)基因后,夏正俊研究员与日本科学家一道经过近十年的潜心研究,利用最为经典的图位克隆法一步一步准确地将E1基因克隆。进一步研究表明:该基因含有一个核定位信号,C端含有与植物转录因子B3远缘相近的结构域,是一类新型的豆科作物特有的转录因子;研究结果揭示了豆科植物具有独特的光周期调控开花网络;为大豆光周期调控开花的分子机理研究和超早熟新品种的分子设计奠定了坚实的理论基础。因为E1基因对大豆品种的生育期与光周期反应起决定性作用,可以说此项研究的重大突破是自1920年大豆光周期现象发现以来,我国科学家对该领域最重要的贡献。同时,进一步强化了我所在大豆光周期研究领域的国际领先地位。主要研究结果已于2012年5月22日在线发表在在美国科学院院刊PNAS上。(www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1117982109)
其中一位审稿人给予了如下评论:
总体而言,本研究对于我们认识不同植物在调控开花上如何进化是一个重要的里程碑式工作;同时,有助于进一步克隆出大豆中控制开花期重要的调节因子。因此,本研究展示了植物如何调控开花的一个全新的概念,因而引发人们的浓厚兴趣。
大豆生育期基因E1的图位克隆