（2020.12.1 中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所）

近期，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學工程作物生物信息學及應用創(chuàng)新團隊研究揭示了大豆隱花色素介導弱藍光信號調(diào)控赤霉素代謝和避蔭反應的分子機制，并為擴大大豆適應范圍及培育適合耐密抗倒高產(chǎn)大豆新品種提供了重要靶基因和育種新材料。相關(guān)研究成果于11月27日在線發(fā)表于《分子植物（Molecular Plant）》上。

據(jù)劉斌研究員介紹，近年來，隨著人民生活水平提高，我國對大豆的需求量急速攀升，供需矛盾日益突出。提高大豆產(chǎn)量成為保障國家糧食安全的迫切需求。密植和間套作是提高大豆單產(chǎn)和有效利用種植空間的重要手段。然而，植物之間的相互遮擋會引起周圍光環(huán)境發(fā)生顯著變化，導致大豆出現(xiàn)明顯的避蔭反應（徒長、倒伏、早衰以及抗病蟲能力下降等），嚴重制約了兩種栽培模式的推廣應用。

該團隊通過研究發(fā)現(xiàn)，低紅光/遠紅光顯著誘導大豆葉夾角變小以及葉柄伸長，而弱藍光主要促進莖稈伸長，明確了遮蔭導致的藍光水平下降是導致大豆倒伏的主要因素之一。研究人員利用基因編輯技術(shù)對大豆基因組編碼的7個藍光受體隱花素（GmCRYs）基因進行了敲除，結(jié)果表明，大豆隱花色素單突變體沒有明顯表型，但其中四個基因同時發(fā)生突變形成的 Gmcry1s 即使在正常光照條件下也表現(xiàn)出明顯的莖稈徒長，表明 GmCRY1s 基因功能冗余并共同介導了弱藍光依賴的避蔭反應。進一步研究證實，被藍光激活的GmCRY1s通過上調(diào)大豆轉(zhuǎn)錄因子STF的水平促進赤霉素氧化酶基因表達，從而降低內(nèi)源赤霉素的含量并抑制大豆莖稈的伸長;而在弱藍光條件下則反之。該團隊創(chuàng)制的GmCRY1過表達大豆，可顯著提高大豆耐蔭性，實現(xiàn)密植條件下產(chǎn)量的提高。該研究對充分解析光環(huán)境調(diào)節(jié)大豆生長發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡具有重要科學意義。

作科所呂向光博士為本論文的第一作者，劉斌研究員為通訊作者。吉林農(nóng)業(yè)大學李海燕團隊與東北農(nóng)業(yè)大學陳慶山團隊也參與了該項研究。本研究得到了到國家重點研發(fā)計劃、國家轉(zhuǎn)基因重大專項、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和國家自然科學基金項目的資助。