中國農科院：基因編輯助大豆在南方豐產

科技日報7月3日報道，據中國農科院最新消息，該院作物科學研究所植物轉基因技術研究中心、大豆育種技術創新與新品種選育創新團隊，利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術定點敲除大豆開花調控關鍵基因GmFT2a和GmFT5a，創制出更適合低緯度地區種植的突變體材料；同時系統解析了GmFT2a和GmFT5a基因在大豆花期調控中的遺傳效應，為大豆品種的區域適應性改良提供了新技術、新材料。相關研究成果新近在線發表於《植物生物技術雜誌(Plant Biotechnology Journal)》。

圖片來自中國農科院網站

團隊首席、中國農科院作科所研究員韓天富介紹，大豆對光週期反應敏感，絕大多數品種只有在日照長度縮短到一定限度後，才能從營養生長轉入生殖生長，進而開花結莢；導致大豆品種北移種植時往往晚花晚熟、生長期延長，甚至不能開花或正常成熟；南移種植時則一般表現為過早開花、生長期縮短，產量降低甚至不能正常生長。這種光週期反應特性使得大豆品種適宜種植區域普遍比較狹小。已有研究表明，GmFT2a和GmFT5a基因是大豆的重要開花促進因子。

團隊通過構建GmFT2a和GmFT5a基因的過表達植株，並利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術對GmFT2a和GmFT5a進行定點敲除，結合雜交手段，創制出單基因和雙基因突變體材料。研究表明，GmFT2a和GmFT5a雖然在大豆的花期調控中存在功能互補，但在長、短日照條件下的開花促進效應差異較大。在短日照條件下，GmFT2a的開花促進效應比GmFT5a強，而GmFT5a在長日照條件下的開花促進效應更強。臨界光週期對GmFT5a參與的大豆花期調控影響很大，超過品種臨界光週期日長的條件下，GmFT5a基因是主要的開花促進基因，是使大豆能夠適應長日照環境的關鍵基因。研究還發現，創制的雙基因突變體在短日照條件下平均57.4天開花，比野生型晚花約31.3天，株高和節數較野生型顯著提高，單株莢數和粒數也顯著增加，這為適合低緯度地區種植的大豆品種改良提供了新的基礎材料。