東北地理所在大豆株型遺傳控制方面取得重要進(jìn)展
理想株型是現(xiàn)代作物品種重要的代表性農(nóng)藝性狀。在豆科作物中，葉柄夾角是衡量葉片空間伸展姿態(tài)的主要指標(biāo)，葉柄夾角影響冠層結(jié)構(gòu)、群體的受光面積并最終影響光合作用和產(chǎn)量，是豆科植物重要農(nóng)藝性狀之一，但調(diào)控葉柄夾角的分子機(jī)制尚不明確。中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所大豆分子設(shè)計(jì)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員同中國(guó)農(nóng)科院和“大豆分子設(shè)計(jì)育種”創(chuàng)新國(guó)際團(tuán)隊(duì)的國(guó)外專家一起，鑒定并分離了控制大豆葉枕發(fā)育和調(diào)控葉柄夾角的GmILPA1基因，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于利用分子設(shè)計(jì)調(diào)控大豆葉柄夾角培育理想大豆株型具有重要的理論指導(dǎo)價(jià)值。
該項(xiàng)研究通過(guò)分析大豆葉柄夾角增大的Gmilpa1突變體，鑒定并分離了控制大豆葉柄夾角的GmILPA1基因，該基因編碼APC8-like蛋白，可以與GmAPC13a直接相互作用，通過(guò)APC復(fù)合體行駛功能。研究發(fā)現(xiàn)伽馬射線誘變導(dǎo)致GmILPA1基因第4外顯子及側(cè)翼序列缺失，突變體葉枕發(fā)育異常、葉柄夾角增大（圖1）；GmILPA1基因主要在葉原基基部細(xì)胞表達(dá)，通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞增殖及分化控制葉枕的形態(tài)建成。本研究不僅首次揭示了GmILPA1調(diào)控大豆葉柄夾角的遺傳機(jī)制，而且證明在不同大豆品種中，GmILPA1基因表達(dá)水平與葉柄夾角呈顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)于通過(guò)優(yōu)化葉柄夾角改良大豆株型提高大豆產(chǎn)量具有重要意義。
圖1.GmILPA1基因突變導(dǎo)致大豆葉枕發(fā)育異常，導(dǎo)致葉片夾角增大
A菏豆12野生型大豆葉枕;BGmipla1突變體葉枕;
CGmILPA1基因表達(dá)水平與葉柄夾角呈顯著負(fù)相關(guān)。
本研究成果于2017年3月23日在植物學(xué)國(guó)際知名雜志Plant Physiology上在線發(fā)表，東北地理究所高金珊博士為論文第一作者，馮獻(xiàn)忠、楊素欣研究員和馬漸新教授為論文通訊作者。本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和創(chuàng)新國(guó)際團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。
論文信息：Jinshan Gao, Suxin Yang, Wen Cheng, Yongfu Fu, Jiantian Leng, Xiaohui Yuan, Ning Jiang, Jianxin Ma, Xianzhong Feng (2017) GmILPA1, Encoding an APC8-like Protein, Controls Leaf Petiole Angle in Soybean.Plant Physiology: DOI 10.1104/pp.16.00074.
論文鏈接：http://www.plantphysiol.org/content/early/2017/03/23/pp.16.00074.full.pdf+html?ijkey=CYsRduu1S9eSI&keytype=ref&siteid=plant
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