大豆E1-like基因在光周期调控开花中的功能研究

Soybean is a kind of short day plant with strong photoperiod sensitivity, The Heilongjiang province, a high latitude and cold region, is the main area producing soybean in China, Reducing soybean photoperiod sensitivity is very important to improve the yield of soybean in Heilongjiang province. In our previous reports, different allelic variation combination at soybean maturity genes E1, E3, and E4 controlled the photoperiod insensitivity in soybean cultivars in high latitude areas. Previous studies found E1 gene was regulated by E3 and E4, however, in the e1 genomic background, E3 and E4 functions not full. We found Toyomusume (E3E4) is also sensitive to long photoperiod even in the absence of E1,and also have already identified two homologs of E1-like gene in soybean genome, the expression patterns of two E1-like genes are similar to E1 gene in different day length conditions. This is suggested that E3 and E4 regulated-photoperiod insensitivity was partially achieved via regulating E1 or two of novel genes. In this study we will focus on the study of the function of E1-like genes in soybean photoperiodic regulation of flowering to reveal the soybean unique flowering regulation network and provide a theoretical basis for the molecular level breeding and improvement of soybean photoperiod insensitivity materials.

大豆是光周期敏感性强的短日照植物，处于高纬度寒冷地区的黑龙江省是我国大豆的主产区，降低大豆光周期敏感性对提高黑龙江省大豆产量非常重要。申请人发现，大豆生育期基因E1、E3、E4的不同等位变异组合控制着大豆品种在高纬度地区的光周期不敏感性。前人研究发现E3、E4调控E1、而在e1遗传背景下，E3、E4的功能得不到充分发挥。申请人发现，E1基因为缺失型的Toyomusume（基因型E3E4）即使没有E1也表现对长日照敏感。在大豆基因组中存在E1基因的2个同源基因E1-like。申请人发现，不同日长条件下两个E1-like基因的表达模式酷似于 E1基因。据此，研究团队推测E3、E4调控大豆光周期可能部分通过调控E1或部分通过调控E1-like实现的。本项目拟重点研究E1-like在大豆光周期调控开花中的功能，揭示大豆独特的开花调控网络，为分子水平上选育和改良大豆光周期不敏感性材料提供理论依据。

大豆是光周期敏感性强的短日照植物，处于高纬度寒冷地区的黑龙江省是我国大豆的主产区，降低大豆光周期敏感性对提高黑龙江省大豆产量非常重要。前人研究发现，大豆开花调控相关基因中 E1 对开花抑制作用最强，而大豆基因组中存在与 E1 基因相似性非常高的两个 E1-like（E1La 与 E1Lb）基因，但其功能尚未明确。为了阐明大豆光周期不敏感机制，从而排除生育期对产量的干扰，本项目研究了两个 E1-like 基因在光周期调控开花中的功能。. 本项目发现或揭示了：1）E1La 与 E1Lb 基因的表达对光照极其敏感，光照诱导基因的表达；2）两个 E1-like 与 E1 基因相似，同样调控大豆开花期，其调控大豆开花期是通过抑制 GmFT2a 与 GmFT5a 基因的表达而实现的；3）在光周期调控的大豆开花机制中，光敏色素 A 介导的 E1La、E1Lb 与 E1 基因的光诱导转录起着关键作用；4）酵母双杂交实验表明E1La、E1Lb 蛋白质与 E2 蛋白质无相互作用；5）E1Lb 基因的功能缺失是部分光周期不敏感性品种（基因型为 e1-as／e3/E4）表现光周期不敏感性的原因。这种新的功能缺失型等位基因可以作为选育光周期不敏感性品种的新的依据，提高了我们对大豆光周期调控开花中 E1 家族基因（E1、E1La、E1Lb）功能的理解。. 本项目重点研究了E1La 与 E1Lb 基因在大豆光周期调控开花中的功能，揭示了大豆独特的开花调控网络，为分子水平上选育和改良大豆光周期不敏感性材料提供了重要理论依据。