MolPlant广州大学孔凡江刘宝

大豆是典型的光周期敏感型短日照作物，光周期敏感性决定大豆对于不同纬度的适应性。起源于温带*淮海区域的栽培大豆，由于光周期的敏感性降低（控制大豆光周期敏感性基因发生了突变），使它能够适应北方高纬度地区。目前，对于栽培大豆适应高纬度地区的遗传和分子基础已经有了深入的了解。栽培大豆是由野生大豆驯化而来，在驯化的过程当中，由于栽培大豆受到了强烈的人工选择导致其丢失了大约一半的遗传多态性，产生遗传瓶颈现象。因此，重新挖掘野生大豆中优异等位变异，将其导入到栽培大豆中，对于培育高产优质大豆具有重要的意义。栽培大豆的祖先野生大豆分布广泛（24-53°N,97-°E），主要分布在中国，日本，韩国和俄罗斯。那么野生大豆是如何适应高纬度地区生态环境的还不清楚。

年10月18日，广州大学生命科学学院/分子遗传与进化创新研究中心孔凡江和刘宝辉研究团队在MolecularPlant上发表了题为ParallelselectionofdistinctTof5allelesdrovetheadaptationofcultivatedandwildsoybeantohighlatitude”的研究论文，解析了Tof5不同等位变异的平行选择促进野生大豆和栽培大豆的高纬度适应性，揭示了野生大豆向高纬度地区适应的的遗传基础。

利用基因组学和生物信息学的方法，发掘了在高纬度地区(长日照条件下)控制大豆开花期的新位点Tof5，进一步利用群体遗传学，大豆稳定转基因验证，发现Tof5位点由大豆FUL2a基因编码。在长日照条件下Tof5的功能获得型等位变异显著的促进大豆开花，提高栽培大豆和野生大豆的适应性。分子机制解析表明，控制大豆开花的关键抑制子E1能够直接调控Tof5的表达，Tof5又能直接激活大豆FT基因的表达进而促进大豆开花，提高大豆对高纬度的适应性。

有趣的是，该研究发现Tof5的不同等位变异在栽培大豆和野生大豆向高纬度适应的过程中发生了平行选择的现象。在栽培大豆中，Tof5H1型等位变异经历了强烈的人工选择，而在野生大豆中Tof5H2型等位变异经历了自然选择，分别促进了栽培大豆和野生大豆对高纬度的适应性。进一步在野生大豆群体，对决定栽培大豆光周期敏感性的关键基因E1,E3和E4的等位变异进行分析，发现只有E3的功能缺失等位变异参与了野生大豆对高纬度的适应性。说明野生大豆和栽培大豆在适应高纬度地区的遗传基础是不同的，Tof5H2和E3功能缺失等位变异对野生大豆适应高纬度地区，起到了非常重要的作用。

综上所述，这些研究结果为我们揭示野生大豆自然选择的过程中对高纬度的适应性提供了理论基础。

Tof5受到平行选择和工作机制模式图

广州大学分子遗传与进化创新研究中心讲师董利东（共同通讯）、讲师程群、博士后方超、讲师孔令平、博士后杨慧和八一农垦大学博士侯智红为文章的共同 作者，孔凡江教授、刘宝辉教授和芦思佳教授为文章的通讯作者。吉林省农业科学院张春宝研究员和东北农业大学陈庆山教授也参与了该项工作。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、重点项目、青年项目、广东省基础与应用重点项目研究的资助。

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