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广州大学孔凡江/刘宝辉团队在大豆单株产量形成分子机制取得新进展

来源：花匠小妙招时间：2025-09-23 15:16

大豆 (Glycine max)是世界范围内重要的粮油作物。大豆营养生长向生殖生长转变的分子机制对于提高大豆产量、高纬度适应性及分子育种具有重要意义。PEBP家族的FLOWERING LOCUS T (FT )和TERMINAL FLOWER 1 (TFL1 )是拟南芥成花转变调控的关键基因。FT编码成花素蛋白，促进植物开花；TFL1具有抑制开花和维持茎顶端无限生长的功能。大豆Dt1 基因是TFL1 同源基因，调控大豆结荚习性，从而控制大豆单株节数和单株荚数，最终决定大豆的单株产量（图1; Liu et al., 2010; Tian et al., 2010）。FT5a 是大豆重要的花期调控基因，也参与大豆结荚习性的调控（Kong et al., 2010）。但是Dt1/FT5a调控结荚习性和开花期的分子机制尚不明确。

图1. 大豆Dt1 基因是调控大豆单株荚数的核心基因

JIPB近日在线发表了广州大学孔凡江/刘宝辉团队题为“ FT5a interferes with the Dt1-AP1 feedback loop to control flowering time and shoot determinacy in soybean”（ https://doi.org/10.1111/jipb.13070）的研究论文。该研究发现Dt1除了调控大豆主茎节数和株高以外还参与调控长日照开花期。Dt1通过与bZIP转录因子FDc1互作直接抑制 AP1 基因的表达，抑制成花转变；而FT5a与Dt1竞争性结合FDc1蛋白直接促进 AP1 基因的表达，促进成花转变。AP1在花分生组织表达，通过直接抑制 Dt1 基因的表达促进花分生组织形成。这样就形成了Dt1/FT5a/FDc1-AP1-Dt1负反馈竞争抑制环，来精确调控大豆生长点发育的平衡，从而控制大豆节数和荚数的发育和单株产量的形成（图2）。这些新发现让我们更深入的认知Dt1和FT5a在调控大豆结荚习性和开花期中的作用，进而对提高大豆适应性和产量奠定了理论基础；同时为利用 FT5a/Dt1/FDc1 / AP1 基因的自然变异进行分子设计育种改良大豆单株产量性状提供了可能。

图2. Dt1/FT5a/FDc1-AP1-Dt1负反馈竞争抑制环调控大豆生长点发育的平衡

广州大学分子遗传与进化创新研究中心博士后岳琳、方超、陈丽玉、杨慧和中科院华南植物园博士后李晓明为该论文的共同第一作者， 孔凡江教授为该论文的通讯作者。广州大学刘宝辉教授、董志诚教授、中科院华南植物侯兴亮研究员、日本北海道大学阿部纯教授和澳大利亚塔斯马尼亚大学Jim Weller教授也部分参与本研究工作。该研究得到了广东省基础与应用基础研究重大项目和国家自然科学基金的资助。

参考文献：

1. Liu B, Watanabe S, Uchiyama T, Kong F, Kanazawa A, Xia Z, Nagamatsu A, Arai M, Yamada T, Kitamura K. 2010. The soybean stem growth habit gene Dt1 is an ortholog of Arabidopsis TERMINAL FLOWER1. Plant Physiology 153: 198-210.

2. Tian Z, Wang X, Lee R, Li Y, Specht JE, Nelson RL, McClean PE, Qiu L, Ma J. 2010. Artificial selection for determinate growth habit in soybean. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107: 8563-8568.

3. Kong F, Liu B, Xia Z, Sato S, Kim BM, Watanabe S, Yamada T, Tabata S, Kanazawa A, Harada K. 2010. Two coordinately regulated homologs of FLOWERING LOCUS T are involved in the control of photoperiodic flowering in soybean. Plant Physiology 154: 1220-1231.