大豆是植物蛋白和食用油脂的重要來源，在食品工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。充分利用我國大豆豐富的遺傳資源，挖掘相關(guān)調(diào)控因子，對培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種和保障糧食安全具有重要意義。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張勁松研究組對我國不同區(qū)域的大豆品種進行轉(zhuǎn)錄組測序以及分析，鑒定到影響大豆種子百粒重的相關(guān)模塊，并進一步從中挖掘出重要的調(diào)控因子。進一步，研究基于大豆種子發(fā)育過程中基因表達(dá)的動態(tài)變化，鑒定到一系列發(fā)育中持續(xù)積累的基因。基于以上兩組分析獲得的重疊的基因，該研究鑒定到一個新的百粒重調(diào)控基因GmPLATZ。科研人員通過基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了該基因及其同源基因的雙突變體gmpla/b。這個雙突變體大豆的籽粒和粒重變小，表明大豆需要GmPLATZ保持籽粒大小和粒重。轉(zhuǎn)錄組分析表明，GmPLATZ顯著影響細(xì)胞周期和植物激素合成的相關(guān)通路。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，GmPLATZ直接激活六個細(xì)胞周期蛋白基因表達(dá)，促進細(xì)胞周期進程；同時直接激活GmGA20OX促進細(xì)胞增殖。GmPLATZ可通過結(jié)合回文序列元件AATGCGCATT和GCATT（N17）AATGC，分別調(diào)控GmGA20OX和GmCYCD6;1表達(dá)。研究顯示，在大豆中過表達(dá)GmGA20OX可促進籽粒變大并提高粒重。因此，GmPLATZ可能通過激活GA合成途徑和細(xì)胞周期進程促進籽粒變大并提高粒重。？
研究發(fā)現(xiàn)，PLATZ在野生大豆中已受到選擇，并在栽培大豆中完全固定下來。同時，研究鑒定到PLATZ重要的單倍型Hap3，與高的百粒重、高的基因表達(dá)和高啟動子活性相關(guān)。在擬南芥和水稻中，GmPLATZ的同源基因具有調(diào)控籽粒大小和粒重的保守功能。這一研究揭示了新的大豆粒重調(diào)控模塊，對大豆遺傳改良和高產(chǎn)育種具有重要意義。？
10月15日，相關(guān)研究成果以Global analysis of seed transcriptomes reveals a novel PLATZ regulator for seed size and weight control in soybean為題，在線發(fā)表在《新植物學(xué)家》（DOI：10.1111/nph.19316）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃等的支持。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院等的科研人員參與研究。
日期：2023-10-23
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張勁松研究組對我國不同區(qū)域的大豆品種進行轉(zhuǎn)錄組測序以及分析，鑒定到影響大豆種子百粒重的相關(guān)模塊，并進一步從中挖掘出重要的調(diào)控因子。進一步，研究基于大豆種子發(fā)育過程中基因表達(dá)的動態(tài)變化，鑒定到一系列發(fā)育中持續(xù)積累的基因。基于以上兩組分析獲得的重疊的基因，該研究鑒定到一個新的百粒重調(diào)控基因GmPLATZ。科研人員通過基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了該基因及其同源基因的雙突變體gmpla/b。這個雙突變體大豆的籽粒和粒重變小，表明大豆需要GmPLATZ保持籽粒大小和粒重。轉(zhuǎn)錄組分析表明，GmPLATZ顯著影響細(xì)胞周期和植物激素合成的相關(guān)通路。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，GmPLATZ直接激活六個細(xì)胞周期蛋白基因表達(dá)，促進細(xì)胞周期進程；同時直接激活GmGA20OX促進細(xì)胞增殖。GmPLATZ可通過結(jié)合回文序列元件AATGCGCATT和GCATT（N17）AATGC，分別調(diào)控GmGA20OX和GmCYCD6;1表達(dá)。研究顯示，在大豆中過表達(dá)GmGA20OX可促進籽粒變大并提高粒重。因此，GmPLATZ可能通過激活GA合成途徑和細(xì)胞周期進程促進籽粒變大并提高粒重。？
研究發(fā)現(xiàn)，PLATZ在野生大豆中已受到選擇，并在栽培大豆中完全固定下來。同時，研究鑒定到PLATZ重要的單倍型Hap3，與高的百粒重、高的基因表達(dá)和高啟動子活性相關(guān)。在擬南芥和水稻中，GmPLATZ的同源基因具有調(diào)控籽粒大小和粒重的保守功能。這一研究揭示了新的大豆粒重調(diào)控模塊，對大豆遺傳改良和高產(chǎn)育種具有重要意義。？
10月15日，相關(guān)研究成果以Global analysis of seed transcriptomes reveals a novel PLATZ regulator for seed size and weight control in soybean為題，在線發(fā)表在《新植物學(xué)家》（DOI：10.1111/nph.19316）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃等的支持。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院等的科研人員參與研究。
日期：2023-10-23
