陕西
种子大小和重量是决定大豆产量潜力的重要因素之一。解析种子发育过程中调控细胞增殖、扩张及储藏物质积累的关键基因，对于提高大豆产量具有重要意义。野生大豆作为栽培大豆的祖先种，其丰富的遗传多样性中蕴藏着大量在驯化过程中丢失的优良等位变异，是挖掘种子大小调控基因、拓宽大豆遗传基础的重要基因资源。然而，这些优良等位变异如何调控大豆种子大小与重量目前尚不清楚。
近日，Journal of Genetics and Genomics在线发表南京农业大学黄方教授团队题为“A wild soybean MADS-box gene GsAGL62 improves seed weight by enhancing cytokinin signaling and cell proliferation”的研究论文。该研究发现野生大豆GsAGL62基因通过增强细胞分裂素信号促进种子早期细胞增殖，进而提高大豆种子重量，为挖掘和利用野生大豆优异基因资源提高大豆产量提供新的候选基因。
研究团队从野生大豆资源中鉴定出一个与种子重量密切相关的MADS-box转录因子基因GsAGL62。在栽培大豆Jack中过表达GsAGL62可显著提高百粒重，种子在长度、宽度和厚度等方面均有所增加；而通过EMS诱变获得的Gmagl62突变体则种子变小，百粒重降低。整合转录组学和代谢组学分析显示，GsAGL62能够增强细胞分裂素积累和信号传导及其相关响应，同时伴随细胞增殖相关基因表达的升高。进一步研究发现，GsAGL62主要在种子发育早期发挥作用，能够直接结合生长抑制因子基因GmATPK2的启动子并抑制其转录，同时Gmatpk2突变体表现出种子重量增加。除种子重量增加外，过表达GsAGL62还提高了种子蛋白含量，而油含量没有明显变化。群体遗传学分析揭示，在大豆驯化和改良过程中，GsAGL62启动子单倍型存在明显分化，GsAGL62表达较高的变异单倍型HAPGroup I/III逐渐被选择和保留下来，并与高产表现相关联。
GsAGL62启动子自然变异调控种子重量的工作模型
综上所述，该研究发现野生大豆基因GsAGL62调控种子大小，GsAGL62表达较高的变异单倍型HAPGroup I/III在驯化过程中受到选择，为利用野生大豆资源提高大豆产量提供新的基因靶点。
作者简介
南京农业大学博士研究生吴菲为该论文第一作者，南京农业大学喻德跃教授和黄方教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金等项目资助。
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