GmFTIP09调控大豆开花时间与种子重量的分子机制及其在驯化育种中的选择作用

本研究通过染色体片段代换系(CSSLs)群体定位到130个与大豆生育期(R1/R8/RP)和籽粒性状(SW/GW)相关的数量性状位点(QTL)，发现16个QTL簇中Chr09-cluster-1同时调控开花时间、成熟期和百粒重。候选基因GmFTIP09（FT互作蛋白同源基因）的功能验证表明，其突变导致开花延迟和籽粒变小，早期开花单倍型(H1)在驯化过程中受到强烈选择。研究为大豆生育期和产量协同改良提供了新靶点。

　　

引言

大豆(Glycine max)作为重要粮油作物，其生育期和籽粒性状直接影响产量和适应性。研究利用野生大豆ZYD00006与栽培品种绥农14(SN14)构建的染色体片段代换系(CSSLs)群体，通过3年田间试验结合3895个bin标记，系统解析了调控大豆开花时间(R1)、成熟期(R8)和百粒重(SW)的遗传网络。

材料与方法

群体在哈尔滨(45°75′N)进行表型鉴定，测定R1（主茎第一朵花开放）、R8（95%荚果成熟）等6个性状。采用MapQTL 6.0进行QTL定位(LOD≥2.0)，通过EMS诱变库筛选候选基因突变体，并利用qPCR分析基因表达。

结果

1. QTL定位与簇分析：共检测到130个QTL，包括88个生育期相关QTL和42个籽粒性状QTL。其中Chr09-cluster-1在3个环境中稳定调控R1、R8和SW，SN14等位基因促进早花和大粒。

2. 候选基因验证：Chr09-cluster-1区间内的GmFTIP09（编码FT互作蛋白）存在ZY06与SN14的单倍型差异。EMS突变体Gmftip09-1/2/3均表现开花延迟（较野生型Wm82晚7-10天）和百粒重降低（减少15%-20%）。

3. 驯化选择证据：早花单倍型H1在栽培品种中高频存在，关联分析证实H1型野生大豆的R1显著早于H4型（p<0.01），表明GmFTIP09^H1在驯化中被定向选择。

讨论

1. 基因功能保守性：GmFTIP09与拟南芥FTIP1同源，可能通过调控成花素GmFT2a的运输或表达影响开花时间。

2. 多效性机制：该基因同时调控籽粒大小的现象，可能与PEBP家族基因（如GmMFT、Dt1）的协同作用相关，但具体通路需进一步解析。

3. 育种应用价值：Chr05-cluster-1等3个簇仅调控生育期，可作为生态适应性改良的特异性靶点。

结论

研究首次揭示GmFTIP09通过光周期途径协同调控大豆开花时间和种子重量，其早期单倍型在驯化中的选择模式为分子设计育种提供了新思路。野生大豆ZYD00006中发现的增产等位基因（如qR1-6.1）可用于拓宽栽培种遗传基础。