大豆是全世界蛋白质和食用油的一个主要来源。大豆适应热带地区的遗传和基因组基础仍然很不清楚。
2021年9月14日，来自广州大学刘宝辉、孔凡江、芦思佳等研究团队在Nature Communications上在线发表了题为“Geneticbasis and adaptation trajectory of soybean from its temperate origin to tropics”的研究论文，确定了新的基因座Time of Flowering 16（Tof16），该基因座能使大豆在低纬度地区延迟开花并提高产量，并确定其含有大豆的同源物LATE ELONGATED HYPOCOTYL（LHY）。
大豆是经济上最重要的豆类作物之一，因为它为人类和动物提供了全世界四分之一以上的蛋白质。2020/2021年，全球大豆产量为3.62亿吨；低纬度地区（巴西、阿根廷和印度）的大豆产量占全世界总产量的53.45%（美国农业部，2020）。因此，提高热带地区的大豆生产力将对满足全世界日益增长的人口需求产生巨大影响。
栽培大豆是大种适应性短日照（SD）的植物对光周期极为敏感，这种对光周期的高度敏感性极大地阻碍了热带地区大豆生产力的提高。例如，适应温带地区的栽培品种，在低纬度地区种植时，开花早，粮食产量极低。长青春（LJ）性状，在SD条件下延迟开花并提高谷物产量，于20世纪70年代首次引入巴西的大豆栽培品种，将大豆种植扩展到热带地区。只有两个基因座，J和E，被报道控制LJ性状；这两个基因座都包含拟南芥同源性。然而，大豆适应低纬度地区的遗传基础和轨迹在很大程度上仍然是未知的。
在目前的研究中，确定了一个新的基因座，在SD条件下控制大豆的开花时间和产量。通过全基因组重测序和全基因组关联研究（GWAS）以及定量性状位点（QTL）的定位克隆，该位点（Tof16）包含了一个晚期延长的HYPOCOTYL（LHY）基因。证实四个LHY同源物冗余地控制着开花时间和产量。还证明，Tof16和J能额外但独立地控制大豆开花。Tof16和J都直接与编码核心开花抑制剂的E1启动子结合，抑制其转录。有趣的是，Tof16和J的弱突变等位基因最初被选择，随后在这些弱等位基因之外又获得了额外的空等位基因，并进一步被选择，这表明在大豆从温带地区到热带地区的适应过程中，两个基因的自然突变发生了逐步选择。通过调节LHY同源基因的突变组合或Tof16、J和E1不同等位基因的组合，成熟度和产量以定量的方式被改变。
总之，研究结果揭示了大豆适应低纬度地区的遗传和基因组基础，为精确育种提供了新的方法，以提高热带地区的大豆产量。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25800-3
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