美国普渡大学马渐新教授团队在大豆结荚习性重要基因Dt2功能研究取得新进展

来源：顶尖植物科学研究

大豆是重要的油料作物，每年中国要进口约9000万吨大豆，提高大豆产量对于中国的国家战略安全具有重要作用。株型改良是提高大豆产量的重要途径，良好的株型有利于作物充分利用光能，大豆的株型改良以及机理研究一直都没有停止过。60-70年代发生的绿色革命就是以株型改良为基础而实现的。结荚习性是一种重要的农艺性状，直接影响株高、耐旱性、节数、叶片大小和开花时间等多种表型，是最重要的株型性状之一。大豆中该习性分为三种：无限结荚习性，有限结荚习性以及半有限结荚习性。 美国普渡大学马渐新教授团队多年来一直致力于对大豆结荚习性的研究。目前已有研究表明，大豆结荚习性主要是由两个相互作用的基因位点Dt1/dt1和Dt2/dt2决定的。尽管结荚习性的遗传基础相对清晰，但是结荚习性的分子机理尚不清楚。

近日，该团队在Mol. Plant 发表题为“A Post-domestication Mutation Dt2 Triggers Systemic Modification of Divergent and Convergent Pathways Modulating Multiple Agronomic Traits in Soybean”的研究论文，对该问题进行了研究。

为了更准确研究Dt2基因在结荚习性中所发挥的功能，本研究使用RNA-sequencing，对过表达Dt2的茎尖分生组织的转录组进行挖掘，找到差异表达的下游基因。同时本研究使用了染色质免疫共沉淀测序（ChIP-Seq）技术，高效地在全基因组范围内检测到与Dt2互作的DNA区段，从而找到Dt2结合的靶基因。运用生物信息学的方法，结合ChIP-seq和RNA-seq数据，发现了Dt2直接调控的基因和及其结合位点，并在qPCR和双荧光素酶系统等实验中得到了验证。有趣的是，本文发现除了调节开花基因外，Dt2基因还可以直接调节胁迫相关基因GmDREB1D和GmGRP7的表达； 同时Dt2可以调控miRNA前体，从而影响发育、开花、胁迫相关靶基因的表达。最终阐述结荚习性基因Dt2调控的分子信号网络及作用机制，为大豆结荚习性分子设计育种及其他重要农艺性状的有效聚合奠定基础。

普渡大学马渐新教授为该研究的通讯作者，山东农业大学张大健教授、美国普渡大学王旭彤博士与山东大学李朔博士为论文第一作者。山东农业大学硕士研究生王超凡等参与了该项研究工作。