遺傳發育所等鑒定大豆百粒重調控基因

　　大豆是我國重要的糧食作物和經濟作物，是植物蛋白和油分的重要來源。百粒重是大豆產量的重要構成因子，因此是大豆育種的重要目標性狀。由于栽培大豆品種遺傳基礎狹窄，在育種過程中某些栽培大豆品種中優異等位的丟失，阻礙了大豆百粒重和產量的進一步增加。近年來研究人員對大豆百粒重遺傳位點的研究較多，目前SoyBase數據庫已經收錄了定位的百粒重QTL 位點94個。盡管大豆百粒重種質資源篩選和遺傳研究工作開始很早，但有關大豆百粒重基因的克隆和種子形成的分子機制研究還較少。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員張勁松和陳受宜領導的研究團隊與黑龍江省農科院大豆研究所研究員滿為群和耕作栽培研究所研究員來永才等團隊合作，通過分析衍生于野生大豆ZYD7和栽培大豆HN44的1036份重組自交系材料，鑒定了一個種子百粒重增加的株系R245。隨后對198份自交系材料和2個親本進行了全基因組重測序，獲得了高質量的SNPs并作為分子標記，構建了大豆遺傳圖譜并利用多年多點的數據定位了調控種子百粒重的14個QTL位點和控制油分含量的3個QTL位點。在調控百粒重的位點中，13個位點的優勢基因來源于栽培大豆HN44，1個位點的優勢基因來源于野生大豆ZYD7（圖1A）。通過對高百粒重的優異品系R245進行全基因組重測序及基因分型驗證，發現它含有前述的來源于栽培型的13個百粒重調控位點及來源于野生型的1個百粒重調控位點。來源于野生大豆ZYD7的百粒重遺傳位點位于285 kb區間內，共有22個蛋白編碼基因，但它們在栽培和野生大豆種子發育期間無顯著表達差異。而其中Glyma17g33690 (PP2C)和Glyma17g33790 (EAL) 的核苷酸變異改變了氨基酸序列（圖1A）。轉基因分析發現，來源于ZYD7的PP2C-1基因顯著增加了轉基因擬南芥種子的重量，而來源于HN44的PP2C-2和EAL-2以及來源于ZYD7的EAL-1并不能改變轉基因擬南芥種子重量（圖1B）。功能分析發現，PP2C-1能與油菜素內酯BR信號通路的轉錄因子如GmBZR1等相互作用，通過去磷酸化從而激活這些轉錄因子，促進下游控制種子大小的基因表達以提高粒重。而PP2C-2則沒有上述功能。種質資源分析發現，近40%的栽培大豆還沒有PP2C-1基因型（圖1C），后續研究可以將PP2C-1基因型通過雜交導入到不含該位點的大豆品種中，從而提高產量潛力，將對于大豆育種具有重要意義。

　　這項工作于3月28日在線發表于《分子植物》（Molecular Plant，DOI: 10.1016/j.molp.2017.03.006），該團隊的博士生陸翔和熊青為共同第一作者，野生大豆ZYD7和栽培大豆HN44重組自交系群體由黑龍江省農業科學院大豆研究所的杜維廣和滿為群團隊構建，該研究得到了中科院先導專項和國家轉基因專項等項目的大力資助。