E2基因调控大豆开花与产量形成的分子机理研究

Maturity is one of the important factors that influence soybean yield. Our previous results showed that E2 gene not only delays flowering, but also mediates the post-maturity traits, such as pods development and main stem node number. Further studies indicated that E2 regulates the important signal switch FT with E1 coordinately，which is the core factor of photoperoid flowering, and the pathway is peculiar to soybean. Therefore, on the basis of previous good research in maturity genes, use E2 near isogenic lines flowering and maturity phenotype, in combined with over-expression, CRISPR/Cas9, yeast two-hybrid system, ChIP-PCR, EMSA and other molecular biology methods, we will analyze the genetic relationships of E2 with the specific gene E1 in legumes; analyze E2 with key flowering gene FT and stem growth habit regulation gene Dt1; finally reveal the genetic regulation pathway of E2 gene in flowering time and yield traits. The study will provide important theoretical basis of adaptation and yield breeding, and provide genetic resources for soybean molecular design breeding.

生育期是影响大豆产量的重要因子之一。申请者前期研究发现，生育期基因E2不仅延迟开花，而且调控开花后的豆荚发育和主茎节数等产量性状；进一步深入研究发现E2与光周期开花核心因子E1协同调控开花途径中重要的信号开关FT，这个通路为大豆所特异。本项目在申请者前期对生育期基因良好的研究基础上，拟通过E2近等基因系材料的开花期与成熟期表型鉴定，综合利用过量表达、CRISPR/Cas9、酵母双杂交、ChIP-PCR、EMSA等分子生物学手段，分析E2与豆科特有的E1基因之间的遗传调控关系；解析E2与关键开花基因FT、茎生长习性控制基因 Dt1之间的调控关系；从而揭示E2对大豆开花与产量形成的分子调控途径。E2分子调控机理的阐明将为理解大豆适应性和产量育种提供重要的理论基础，为大豆分子设计育种提供重要遗传资源。

生育期是影响大豆产量的重要因子之一。本项目通过创制生育期基因 E2 过表达和突变体株系，发现 E2不仅延迟开花期，而且延迟生育后期。深入研究发现 E2 与光周期开花核心因子 E1 家族基因处于同一调控开花途径，并且这个通路为大豆所特异。进一步通过近等基因系和突变体的杂交材料发现 E1 对 E2 均存在上位作用，E2 完全依赖 E1 家族基因行使功能，并且 E2 蛋白结合 E1 启动子激活其转录。最后，解析了 E2 上游是通过编码光敏色素基因 E3 和 E4 的调控来完成的。生育期基因 E2 调控开花分子机制的揭示为理解大豆适应性和产量育种提供重要的理论基础，为大豆分子设计育种提供重要遗传资源。