東北地理所在大豆基因編輯育種領域取得重要進展
大豆（Glycine max）是全球重要的糧食和經(jīng)濟作物，其籽粒富含優(yōu)質(zhì)蛋白和食用油，其莖葉則是經(jīng)濟昆蟲“豆丹”（Doudan）的重要飼料來源。然而，傳統(tǒng)育種方法難以同時優(yōu)化大豆的籽粒產(chǎn)量和飼料特性。隨著基因編輯技術的快速發(fā)展，CRISPR/Cas9為精準改良作物性狀提供了強有力的工具。
本研究通過編輯大豆中的開花素基因GmFT2a和GmFT5a，成功創(chuàng)制出兼具高產(chǎn)籽粒和高生物量的種質(zhì)。在短日照條件下，雙突變體表現(xiàn)出顯著的籽粒產(chǎn)量提升，主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)和單株莢數(shù)顯著增加。在長日照條件下，雙突變體的總生物量顯著提高，表現(xiàn)為營養(yǎng)生長期延長、葉片增大、分枝和節(jié)數(shù)增加。雙突變體的可溶性蛋白和可溶性糖含量保持不變，而苯丙氨酸含量增加、單寧含量降低，可作為優(yōu)質(zhì)莖葉飼料。研究進一步揭示了GmFT2a和GmFT5a調(diào)控大豆株型的分子機制。GmFT2a和GmFT5a蛋白不僅相互結合，還與大豆分枝和結莢習性關鍵基因Dt2和SOC1a相互作用，形成復合物，強烈激活下游基因GmAp1s的表達，從而影響大豆的株型發(fā)育。該研究為培育適應不同生產(chǎn)需求的大豆品種提供了理論依據(jù)和技術支撐，有助于提高大豆的市場競爭力和經(jīng)濟價值。
研究成果近期在線發(fā)表于國際期刊International Journal of Biological Macromolecules。東北地理所2021級已畢業(yè)碩士研究生熊尚上與2022級碩士研究生王雪榮為論文的共同第一作者，翟紅項目研究員為通訊作者。本研究受國家自然科學基金項目(32272187)、中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所青年科學家小組項目（2022QNXZ05）和黑龍江省重點研發(fā)計劃創(chuàng)新基地項目（JD24A011）共同資助。
論文信息：
Shang-Shang Xiong1,Xue-Rong Wang1,Kai-Kai Han,Wen-Tian Lu,Xiao-Yv Kong,Rong Fan,Xin-Le Sun,Jia-Qi Tang,Ying-Lu Ji,Kai Wu,Dan-Dan Guo,Zhao Wan,Jia-Ning Xun,Shuang Jiao,Hong Zhai *. Creation of dual-purpose soybean germplasm for grain and forage by CRISPR/Cas9-mediated targeting mutation of GmFT2a and GmFT5a. International Journal of Biological Macromolecules,2025.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142234
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