陕西
叶片衰老是大豆生长发育末期的关键环节，直接决定光合作用持续时间、同化物分配效率，进而影响最终产量与籽粒品质。挖掘参与大豆叶片衰老调控的关键基因并解析其分子机制，对于延长有效籽粒灌浆期、培育高产大豆品种具有重要意义。相较于拟南芥等模式植物，大豆叶片衰老的调控通路尚不清晰，叶片衰老进程与产量性状之间的分子关联仍缺乏系统解析。
近日，Journal of Genetics and Genomics在线发表南京农业大学许冬清教授团队题为“GmBBX13 and GmBBX4a/b antagonistically regulate GmCML19 transcription to fine-tune leaf senescence in soybean”的研究论文。该研究发现GmBBX13和GmBBX4a/b拮抗调控GmCML19，从而精细调节大豆叶片衰老进程，为通过调控衰老相关性状提高大豆产量提供新的基因资源和理论依据。
该研究发现，大豆B-box (BBX)家族蛋白GmBBX13与GmBBX4a/b以拮抗模式调控大豆叶片衰老进程。GmBBX13过表达株系的叶片衰老起始时间显著推迟，且叶片中叶绿素含量显著高于同期野生型，表明GmBBX13是大豆叶片衰老的负调控因子。蛋白互作实验结果显示GmBBX13可与GmBBX4a、GmBBX4b发生相互作用。此外，Gmbbx4a/4b双突变体叶片表现出明显的衰老延缓，而单突变体与野生型无明显差异，表明GmBBX4a与GmBBX4b存在功能冗余，二者共同促进大豆叶片衰老。转录组分析显示，GmBBX13与GmBBX4a/b拮抗调控约4700个下游基因，其中包含编码类钙调蛋白的GmCML19。GmBBX13与GmBBX4a/b均可直接结合GmCML19的启动子区域，但二者的调控模式相反：GmBBX13显著抑制GmCML19的转录表达，而GmBBX4a/b则激活其表达。gmcml19突变体叶片在黑暗条件下表现出明显的衰老延缓表型和较高的叶绿素含量，说明GmCML19正向调控大豆叶片衰老。连续两年的田间试验结果显示，GmBBX4a/b功能缺失可有效延缓田间大豆叶片衰老、延长植株光合作用有效期，从而显著提升大豆产量。
GmBBX13和GmBBX4a/b拮抗调控大豆叶片衰老的工作模型
综上所述，该研究发现GmBBX13与GmBBX4a/b组成拮抗调控模块，精细调控大豆叶片衰老的时间，为延长灌浆期继而提高大豆产量提供了新的策略和基因资源。
作者简介
南京农业大学博士研究生翟璐为该论文第一作者，南京农业大学国家大豆改良中心许冬清教授、王吴彬研究员和赵峰月博士为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金等项目资助。
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