来源 | Mol Plant
大豆（Glycine max）原产中国，是世界上食用植物蛋白质和油脂的重要来源。近年来，随着人民生活水平提高，我国对大豆的需求量急速攀升，供需矛盾日益突出。提高大豆产量成为保障国家粮食安全的迫切需求。密植和间套作是提高大豆单产和有效利用种植空间的重要手段。然而，植物之间的相互遮挡会引起周围光环境发生显著变化，导致大豆出现明显的避荫反应（徒长、倒伏、早衰以及抗病虫能力下降等），严重制约了两种栽培模式的推广应用。
2020年11月27日，中国农业科学院作物科学研究所刘斌研究员团队在Molecular Plant在线发表了题为GmCRY1s Modulate Gibberellin Metabolism to Regulate Soybean Shade Avoidance in Response to Reduced Blue Light的研究论文，揭示了大豆隐花色素介导弱蓝光信号调控赤霉素代谢和避荫反应的机制。
该研究探讨了低红光/远红光（低R:FR）信号和弱蓝光信号调控大豆避荫反应的异同。结果发现：低R:FR显著诱导大豆叶夹角变小以及叶柄伸长，而弱蓝光主要促进茎秆伸长，明确了遮荫导致的蓝光水平下降是导致大豆倒伏的主要因素之一。
利用CRISPR-Cas9技术对大豆基因组编码的7个蓝光受体隐花素（GmCRYs）基因进行了敲除。结果表明：大豆隐花色素单突变体没有明显表型，但Gmcry1s四突变体即使在正常光照条件下也表现出明显的茎秆徒长，表明GmCRY1s基因功能冗余并共同介导了弱蓝光依赖的避荫反应。进一步研究证实：被蓝光激活的GmCRY1s显著诱导STFs蛋白积累，STFs结合GmGA2ox基因启动子的G-box基序并促进其表达，从而降低内源赤霉素GA1的含量并抑制大豆茎秆的伸长；而在弱蓝光条件下，STF蛋白水平下降导致GmGA2ox基因表达下调和赤霉素GA1含量的升高，从而诱导大豆茎秆伸长。
A proposed model depicts GmCRY1s-mediated SAR in soybean
该团队创制的GmCRY1b过表达大豆，可显著提高大豆耐荫性，实现密植条件下产量的提高。该工作对充分解析光环境调控大豆生长发育的调控网络具有重要的科学意义，并为扩大大豆适应范围及培育适合耐密抗倒高产大豆新品种提供了重要靶基因和育种新材料。
中国农业科学院作物科学研究所吕向光博士为本论文的第一作者，刘斌研究员为通讯作者。吉林农业大学李海燕团队与东北农业大学陈庆山团队也参与了该项研究。本研究得到了到国家重点研发计划、国家转基因重大专项、中国农业科学院农业科技创新工程和国家自然科学基金项目的资助。
https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.11.016
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