大豆光周期开花调控途径

来源：iPlants

大豆（Glycine max）作为世界上主要作物之一，是人类重要的蛋白和油脂来源。大豆是一种对光周期特别敏感的作物，光周期开花调控影响着大豆产量，单一品种的大豆种植只能局限在一定的纬度范围。从1920年，Garner和Allard两位先驱发现大豆的光周期开花开始，距今正好100年。在这100年间，从利用经典正向遗传学定位，到最近几年利用基因组测序以及反向遗传学的研究，找到了一系列调控大豆光周期开花的基因，它们之间的调控关系也不断被明确。

JIPB近日在线发表了广州大学孔凡江课题组题为“Molecular mechanisms for the photoperiodic regulation of flowering in soybean”的综述论文，系统总结了大豆光周期开花途径中的基因、大豆对长日照的适应性和短日照的适应性、综述了大豆光周期开花途径是以E1为核心的一条有别于拟南芥和水稻光周期开花途径的通路，最后提出了该领域今后的研究方向。图1. 大豆光周期开花调控途径

大豆起源于中国，是一种典型的短日照植物，现在广泛种植于北纬53度到南纬35度之间。在高纬度地区，夏季种植时间较短，大豆需要提早开花以在冬季来临前收获，这需要大豆的对长日照的光周期的敏感性降低。而在低纬度地区，短日照会促进大豆提早开花，则需要尽量延长大豆的开花时间来保证足够高的产量。一系列的光周期开花基因在这其中起作用，使得大豆在不同的光周期条件下都能达到产量最大化。该论文综述了大豆光周期调控的分子途径（图1），对深入理解大豆光周期开花适应性具有重要意义，指导未来的大豆分子设计育种。

孔凡江课题组讲师林晓雅博士为该论文的第一作者，孔凡江教授为通讯作者。广州大学刘宝辉教授，日本北海道大学Jun Abe教授和澳大利亚塔斯马尼亚大学的James L. Weller教授也参与了论文的写作。孔凡江课题组近年来在大豆光周期研究中取得了一系列进展，揭示了大豆在长短日照下的适应性基础，在高水平杂志上Nature Genetics（2017、2020）、Plant Physiology（2010）等发表了多篇论文。该研究得到了国家杰出青年科学基金项目、国家基金重点项目和亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的资助。

参考文献：

1. Garner WW, Allard HA (1920) Effect of the relative length of day and night and other factors of the environment on growth and reproduction in plants. J Agric Res 18: 553-606

2. Lu S, Zhao X, Hu Y, Liu S, Nan H, Li X, Fang C, Cao D, Shi X, Kong L, Su T, Zhang F, Li S, Wang Z, Yuan X, Cober ER, Weller JL, Liu B, Hou X, Tian Z, Kong F (2017) Natural variation at the soybean J locus improves adaptation to the tropics and enhances yield. Nat Genet 49: 773–77

3. Lu S, Dong L, Fang C, Liu S, Kong L, Cheng Q, Chen L, Su T, Nan H, Zhang D, Zhang L, Wang Z, Yang Y, Yu D, Liu X, Yang Q, Lin X, Tang Y, Zhao X, Yang X, Tian C, Xie Q, Li X, Yuan X, Tian Z, Liu B, Weller JL, Kong F (2020) Stepwise selection on homeologous PRR genes controlling flowering and maturity during soybean domestication. Nat Genet 52: 428–436

4. Kong F, Liu B, Xia Z, Sato S, Kim BM, Watanabe S, Yamada T, Tabata S, Kanazawa A, Harada K, Abe J (2010) Two coordinately regulated homologs of FLOWERING LOCUS T are involved in the control of photoperiodic flowering in soybean. Plant Physiol 154: 1220–1231