基因编辑助大豆在南方丰产 株高和节数较野生型显著提高

科技日报北京7月2日电 (记者瞿剑)据中国农科院最新消息，该院作物科学研究所植物转基因技术研究中心、大豆育种技术创新与新品种选育创新团队，利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定点敲除大豆开花调控关键基因GmFT2a和GmFT5a，创制出更适合低纬度地区种植的突变体材料;同时系统解析了GmFT2a和GmFT5a基因在大豆花期调控中的遗传效应，为大豆品种的区域适应性改良提供了新技术、新材料。相关研究成果新近在线发表于《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》。

团队首席、中国农科院作科所研究员韩天富介绍，大豆对光周期反应敏感，绝大多数品种只有在日照长度缩短到一定限度后，才能从营养生长转入生殖生长，进而开花结荚;导致大豆品种北移种植时往往晚花晚熟、生长期延长，甚至不能开花或正常成熟;南移种植时则一般表现为过早开花、生长期缩短，产量降低甚至不能正常生长。这种光周期反应特性使得大豆品种适宜种植区域普遍比较狭小。已有研究表明，GmFT2a和GmFT5a基因是大豆的重要开花促进因子。

团队通过构建GmFT2a和GmFT5a基因的过表达植株，并利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对GmFT2a和GmFT5a进行定点敲除，结合杂交手段，创制出单基因和双基因突变体材料。研究表明，GmFT2a和GmFT5a虽然在大豆的花期调控中存在功能互补，但在长、短日照条件下的开花促进效应差异较大。在短日照条件下，GmFT2a的开花促进效应比GmFT5a强，而GmFT5a在长日照条件下的开花促进效应更强。临界光周期对GmFT5a参与的大豆花期调控影响很大，超过品种临界光周期日长的条件下，GmFT5a基因是主要的开花促进基因，是使大豆能够适应长日照环境的关键基因。研究还发现，创制的双基因突变体在短日照条件下平均57.4天开花，比野生型晚花约31.3天，株高和节数较野生型显著提高，单株荚数和粒数也显著增加，这为适合低纬度地区种植的大豆品种改良提供了新的基础材料。