科学家揭示大豆生态适应性遗传机制

大豆的长童年期性状在20世纪70年代被发现，并成功地应用于低纬度地区的大豆育种。LJ性状的引入突破了低纬度地区大豆产量极低的限制，使大豆在低纬度地区迅速扩展和扩散。20世纪90年代，研究发现J是控制大豆LJ性状的关键位点，但其编码基因和分子调控机制尚不清楚。最近，中国科学院东北地理研究所刘、孔等团队和中国科学院其他团队在大豆生态适应性机制方面取得了进展。结果发表在《自然遗传学》上。

研究小组通过正向遗传学绘制并克隆了该基因，发现该基因是拟南芥ELF3的同源基因。通过功能互补实验和近等基因系验证了该基因的功能。此外，在低纬度条件下(短日照条件下)，突变型大豆比野生型大豆增产30-50%..进一步的研究表明，在短日照条件下，蛋白J可以直接结合E1启动子的LUX结合元件，这是大豆光周期开花的核心调节因子，从而抑制E1基因的表达，从而解除E1对FT的抑制，促进FT基因表达的上调。群体遗传学分析表明，低纬度大豆品种的J基因中至少有8个功能缺失型等位基因。J基因多重变异的产生是大豆适应低纬度、提高产量的重要进化机制。低纬度环境压力是J基因变异的主要驱动力。这些等位基因变异必将在低纬度地区大豆的推广和大豆生产中发挥重要作用。