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株高和开花时间是影响大豆适应性和产量的重要的农艺性状，这些性状不仅受内源遗传因子的控制，而且还受到外界环境信号的影响。光信号作为主要的环境信号可以调节植物的形态建成和生长发育，植物通过光受体来感知光质和光强变化从而调节植物体内下游基因的表达。其中，光敏色素是一类研究最为广泛的可吸收红光和远红光的光受体，在植物的整个生长发育过程中具有重要的调控作用，因此，对光敏色素的功能及其对大豆农艺性状调控的研究尤为重要。
本研究通过正向遗传学方法，筛选得到大豆节间伸长及开花时间提前的突变体Gmlin1（Glycine max long internode1）。通过BSA测序方法定位候选基因GmHY2a，该基因编码大豆光敏色素生色团合成途径中的PΦB合成酶。本研究证明GmHY2a突变后影响了光敏色素蛋白在细胞核中的积累，从而影响植株在红光及远红光下的光形态建成。此外，Gmlin1突变体在正常光照下表现出组成型避荫反应，但在模拟避荫条件下比野生型表现得更耐荫，这为大豆密植和间作提供了理论参考；同时，Gmlin1突变体在长日照处理下开花时间显著提前，对光周期的敏感性降低，为大豆种植向高纬度地区扩张提供了育种材料和基因资源。该研究表明GmHY2a在大豆光敏色素生物合成以及大豆种植适应性中发挥重要作用，该研究工作增加了对光敏色素信号介导大豆生长发育的理解，并提出了光诱导的表型可塑性在改良潜在农艺性状中的重要性。
图1. 大豆野生型Williams 82和突变体Gmlin1的表型差异
该研究结果以题为“GmHY2a encodes a phytochromobilin synthase that regulates internode length and flowering time in soybean”发表在国际期刊Journal of Experimental Botany上。中国科学院东北地理与农业生态研究所博士研究生张芷睿为第一作者，杨素欣研究员为通讯作者。此项研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院和海南崖州湾种子实验室的资助。
论文信息：
Zhirui Zhang, Suxin Yang*, Qiushi Wang, Hui Yu, Beifang Zhao, Tao Wu, Kuanqiang Tang, Jingjing Ma, Xinjing Yang, Xianzhong Feng. (2022). GmHY2a encodes a phytochromobilin synthase that regulates internode length and flowering time in soybean. Journal of Experimental Botany.
