华人学者《Plant Cell》发表大豆基因新成果

　　

生物通报道：目前，来自普渡大学、中国农科院和内布拉斯加大学林肯分校等处的研究人员发现了一个大豆基因，该基因的突变会影响植物茎的生长，这一发现有望为美国北部带来改良的大豆品种。相关研究结果于2014年7月份发表在著名植物学期刊《Plant Cell》。

本文通讯作者是普渡大学的华人学者马渐新（Jinxin Ma）博士，其1993年毕业于青岛农业大学（原莱阳农学院），而后进入中国农科院攻读硕士、博士学位。2000年起，先后在美国普渡大学、佐治亚大学从事植物基因组学博士后研究工作，现为普渡大学副教授（终身教授）、博士生导师。主要研究方向为禾谷类和豆类作物比较基因组学，植物转座子介导的结构、功能和进化基因组学、转化应用基因组学和生物信息学。近5年内，在国际著名学术期刊Nature、PNAS、Genome Research、Plant Cell、Plant Journal、Genetics、Molecular Biology and Evolution和BMC Genomics等发表论文50余篇，影响因子达330。此外，中国农科院（第二单位）的邱丽娟研究员也参加了此项研究工作。

在这项研究中，研究人员鉴定了一个被称为DT2的基因，该基因可导致大豆植物的亚有限性（semideterminacy）。亚有限大豆为中等大小植株，甚至在开花之后也会继续营养生长，它们的产量与目前的北方品种一样或更高，但是长的不一样高。它们降低的高度，使其能够更抗倒伏。

马博士指出：“这个基因可以帮助我们提高特定种植区的大豆产量和适应性。现在，我们可以集中培育各种各样的亚有限型大豆品种，它们可在高产的灌溉环境（比如内布拉斯加州和印第安纳州东北部）中生长良好。”

大豆品种通常被分为两组：无限结荚（indeterminate）的高植株品系，即主茎在开花后继续生长；有限结荚（determinate）的较矮品系，其更加浓密，当花朵开始形成时，其主干就不再生长。

有限型大豆品种在南方较长的生长季节能够茁壮成长，而无限型大豆品种的营养生长和生殖阶段重叠，使得它们更适合生长在北方。但是无限型大豆品种的高度，使得它们比较容易倒伏。

马博士指出，对于北方的大豆生产者来说，亚有限型大豆可以说代表一个“Goldilocks”品种（温和适中），是无限型和有限型大豆品种之间的一个“刚刚好”的选择。亚有限型大豆易于管理，与无限型大豆相比，它们具有相似或更好的产量，生长季节较短。

在美国，只有一种常见的亚有限型大豆品种，是NE3001。准确找到Dt2之后，研究人员就能够利用植物自然育种方法，来培育各种各样的亚有限型大豆品种。

他说：“在美国，大豆产量生产力的潜力，还未得到充分的研究，部分原因是由于缺乏亚有限型大豆品种。现在，我们正在将高产的无限型大豆品种转换成亚有限型，以检测它们的产量潜力。”

在这之前，马博士已经鉴定了Dt1，这个基因可引起大豆的无限结荚习性。他带领的研究小组，利用综合遗传学方法来分离和描述Dt2基因。在鉴定这个基因之后，他将其插入无限型大豆品种中，以确认它是否能够使其变成亚有限型品种。Dt2可抑制Dt1基因的表达水平，导致大豆植株生长较短。

马博士称，这种类型的突变对大豆似乎是独一无二的，因为其他植物（如番茄和鹰嘴豆）的亚有限性，是由一种不同的遗传机制所引起的。

本文共同作者、内布拉斯加大学林肯分校的农学和园艺学教授James Specht称，Dt2基因的鉴定，为大豆育种者选育大豆新品种，提供了一种强大的工具。他说：“这为育种者提供了一种理想的遗传标记，来识别大豆种子和幼苗中的亚有限性。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Dt2 Is a Gain-of-Function MADS-Domain Factor Gene That Specifies Semideterminacy in Soybean
Abstract：Similar to Arabidopsis thaliana, the wild soybeans (Glycine soja) and many cultivars exhibit indeterminate stem growth specified by the shoot identity gene Dt1, the functional counterpart of Arabidopsis TERMINAL FLOWER1 (TFL1). Mutations in TFL1 and Dt1 both result in the shoot apical meristem (SAM) switching from vegetative to reproductive state to initiate terminal flowering and thus produce determinate stems. A second soybean gene (Dt2) regulating stem growth was identified, which, in the presence of Dt1, produces semideterminate plants with terminal racemes similar to those observed in determinate plants. Here, we report positional cloning and characterization of Dt2, a dominant MADS domain factor gene classified into the APETALA1/SQUAMOSA (AP1/SQUA) subfamily that includes floral meristem (FM) identity genes AP1, FUL, and CAL in Arabidopsis. Unlike AP1, whose expression is limited to FMs in which the expression of TFL1 is repressed, Dt2 appears to repress the expression of Dt1 in the SAMs to promote early conversion of the SAMs into reproductive inflorescences. Given that Dt2 is not the gene most closely related to AP1 and that semideterminacy is rarely seen in wild soybeans, Dt2 appears to be a recent gain-of-function mutation, which has modified the genetic pathways determining the stem growth habit in soybean.