大豆生育期E4基因突变类型的解析

生育期是大豆最重要的生态性状。大豆生育期E4基因位于I连锁群上,E4是拟南芥PHYA的同源基因，通过一对E4近等基因系解析表明e4是由于在第一个外显子上插入一个LTR型的反转录转座子进而造成该基因失活的突变类型。但是还有一些e4相同表型的材料在E4位点并没有插入反转录转座子，而且它们的光形态建成也有差别。申请者推断这些材料中在E4位点上至少还存在两种突变类型。拟对我国东北地区大豆资源通过白炽灯以低的R:FR比延长自然光至20小时处理，依据开花是否延迟，鉴定E4/e4基因型；再通过ILD处理，依据节间长度是否增加，将e4基因的材料进行分类，进而判断E4位点突变发生区域；利用已开发的特异引物排除在E4位点插入反转录转座子突变类型；最后解析在E4位点的另外两种突变类型。本项目研究不仅对研究大豆长日照敏感性分子机理具有重要学术价值，而且可为分子水平上选育和定向改良超早熟亲本材提供理论依据和方法。

申请者首次将控制大豆光周期反应的E4 基因克隆，并验证了其功能。结果表明E4基因编码光敏色素A蛋白，同时发现了E4(GmphyA2)同源基因GmphyA1，而且它们的功能不完全相同。. 在本项目资助下，对我所保存的321份大豆资源通过白炽灯以低的R:FR比延长自然光至20小时处理，依据开花是否延迟，鉴定157份材料为E4基因型，164份材料为e4基因型；在R1和R5期，分别测量白炽灯以低R:FR比12小时和白炽灯以低R:FR比20小时处理下，164份e4基因型材料中的节间长度未发生变化的有102份材料，节间长度伸长的有62份材料；利用已开发的特异引物，鉴定出27 份e4 基因型的材料在E4 位点插入了反转录转座子，137 份材料在E4 位点没有插入反转录转座子；137份材料e4基因型材料中，又发现了分别在第一（2个）、二（3个）外显子上发生单碱基突变位点五种突变类型即分为五种类型，而且全部提前产生了终止密码子。我们针对五种突变类型分别设计了特异引物，开发了利用PCR-RFLP鉴定E4/e4基因型的方法；利用此方法对来自东亚不同国家和地区的191份栽培品种的E4等位基因进行了分型鉴定和利用重测序技术解析了这191份栽培品种的GmphyA1基因，结果表明E4等位基因每种变异局限在有限的地理区域，揭示了E4等位基因的起源和进化是相对独立的；进化分析表明GmphyA1尽管以几乎相同的速率积累了突变，但都是同义突变或非编码区突变。因此，GmphyA1的遗传多样性低于E4(GmphyA2)。反复的自然突变产生了功能损失的各种E4基因变异类型，并且在当地进行了变异积累。表明E4是决定大豆适应不同高纬度环境下种植的一个关键基因。. 生育期与大豆产量及品种的适宜种植范围密切相关。其中，结荚习性是联系大豆开花期与产量性状的桥梁性状。申请者在本项目的资助下，利用图位克隆的方法首次克隆了大豆结荚习性基因Dt1，并验证了其功能。研究明确了大豆有效节数是由大豆结荚习性Dt1基因调控，揭示了大豆结荚习性的分子机理，解决了鉴定大豆结荚习性的科学问题，发现了Dt1基因抑制大豆开花，dt1促进开花的现象。.共发表了三篇研究论文：Plant Physiology, (2010).作物学报, (2012).Agronomy,(2013)