通过突变体构建研究大豆FT家族基因的功能分化

Sensitivity to photoperiod is an important restricting factor for soybean introduction, and elucidating the molecular mechanism how soybean perceives photoperiod to flower could help to pave the way for creating photoperiod insensitive soybean cultivars. Flowering Locus T (FT) gene has been demonstrated as a key flowering regulator in Arabidopsis and other plants, alteration of its activity could strongly affect the ability of plants to sense photoperiod. Here, in this study, we attempt to construct soybean mutants with mono or multiple mutations of genes in GmFTL family by using TALEN technology. The analysis of the flowering behaviors of these mutants would enable us to understand the contributions of different GmFTL genes to flowering regulation in soybean. The key players in this process could be determined. Therefore, this research will not only help to dissect the mechanism underlying flowering regulation in soybean, but also provide the theoretical support for breeding the soybean cultivars adaptive to different photoperiod through genetic engineering.

大豆光周期敏感性是限制大豆引种的一个重要因素，阐明大豆光周期途径调节开花的机理及筛选其关键基因将为基因工程创制光周期不敏感型大豆品种提供理论依据及重要工具，因此在农业生产上具有重要意义。 FT基因是拟南芥等植物中调节开花的关键基因，其活性的改变显著影响植物开花对光周期反应的敏感性。本研究尝试将TALEN技术与传统育种方法相结合，构建大豆FT基因家族各成员的单突变及多突变体，利用这些突变体，对各成员的生物学功能进行研究。同时确定大豆光周期开花调控途径的关键基因以及不同FT基因功能的特异性和进化特性。这项研究有助于揭示大豆开花调控的分子机制，为利用基因工程技术解决大豆光周期广适性问题提供理论基础。

提高大豆单产对我国大豆生产安全具有重要的战略意义，而光周期敏感性是限制大豆产量的一个重要因素，因此阐明大豆光周期途径调节开花的机理及筛选其关键基因对农业生产上具有重要意义。 FT基因是拟南芥等植物中调节开花的关键基因，其活性的改变不仅显著影响植物开花对光周期反应的敏感性，且在水稻和番茄FT基因的杂合体中由于营养生长时间的延长，具有显著的高产表型。本研究在通过TALEN和CRISPR技术创制大豆FT基因家族各成员突变体的同时，也利用RNAi技术获得了大豆FT基因家族的RNAi转基因大豆。这些RNAi转基因大豆在温室和田间都表现出显著高产的表型，我们利用转录组测序及EMSA等方法初步解析了其高产机制。此外，全长均为10 kb左右的GmFTL1/2/3/4/5/6基因启动子也已克隆完成，并获得了这些启动子融合GUS报告基因的转基因拟南芥及转基因大豆，完成了部分启动子的表达模式分析，为进一步大豆FT基因功能分化的研究奠定基础。