天氣回暖,大地復蘇,又到了一年一度種植大豆的季節。由于株型改良是提高大豆產量的重要途徑,良好的株型有利于作物充分利用光能,所以育種學家們對大豆的株型改良以及機理一直都沒有停止過。曾在60-70年代發生的綠色革命就是以株型改良為基礎而實現的。結莢習性是一種重要的形態、生態和育種習性,直接影響株高、耐旱性、節數、葉片大小和開花時間等多種表型,是*重要的株型性狀之一。大豆中該習性分為三種:無限結莢習性,有限結莢習性以及半有限結莢習性。 美國普渡大學馬漸新教授團隊多年來一直致力于對大豆結莢習性的研究。目前已有研究表明,大豆結莢習性主要是由兩個相互作用的基因位點Dt1/dt1和Dt2/dt2決定的。盡管結莢習性的遺傳基礎相對清晰,但是結莢習性的分子機理尚不清楚。
為了更準確研究Dt2基因在結莢習性中所發揮的功能,本研究使用RNA-sequencing,對特異過表達Dt2的莖尖分生組織的轉錄組進行挖掘,找到差異表達的下游基因。同時本研究使用了染色質免疫共沉淀測序(ChIP-Seq)技術,高效地在全基因組范圍內檢測到與Dt2互作的DNA區段,從而找到Dt2結合的靶基因。運用生物信息學的方法,結合ChIP-seq和RNA-seq數據,本研究找到Dt2直接調控的基因和及其結合位點,并在qPCR和雙熒光素酶系統等實驗中得到了驗證。有趣的是,本文除了發現除了調節開花基因外,Dt2基因還可以直接調節脅迫相關基因GmDREB1D和GmGRP7的表達; 同時Dt2可以調控miRNA前體,從而影響發育、開花、脅迫相關靶基因的表達。*終闡述結莢習性基因Dt2調控的分子信號網絡及作用機制,為大豆結莢習性分子設計育種及其他重要農藝性狀的有效聚合奠定基礎。
普渡大學馬漸新教授為該研究的通訊作者,山東農業大學張大健教授、美國普渡大學王旭彤博士與山東大學李朔博士為論文*作者。山東農業大學碩士研究生王超凡等參與了該項研究工作。
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