【作者】 蔡宇鹏； 陈莉； 刘修杰； 郭晨； 孙石； 吴存祥； 蒋炳军； 韩天富； 侯文胜；

【Author】 CAI Yu-peng;CHEN Li;LIU Xiu-jie;GUO Chen;SUN Shi;WU Cun-xiang;JIANG Bing-jun;HAN Tian-fu;HOU Wen-sheng;National Center for Transgenic Research in Plants,Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences;Ministry of Agriculture Key Laboratory of Soybean Biology(Beijing),Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences;

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所国家转基因植物研究中心； 中国农业科学院作物科学研究所农业部大豆生物学重点实验室(北京)；

【摘要】 大豆(Glycinemax(L.)Merr.)是一种重要的粮食作物和油料作物,也是人类的主要食用蛋白和工业原料的来源。近年来,国内大豆种植面积逐渐缩小,总产量不断下滑,且同时受到大量进口大豆的冲击,生产安全面临巨大威胁。广适性一直是困扰我国大豆生产的主要问题,大豆是典型的短日照作物,其生长发育多数对光周期反应非常敏感,这一特点严重影响了大豆品种的跨区种植以及适应性,进而影响大豆的产量。光周期作为影响开花的重要因素,主要受调控基因的作用。GmFT2a是大豆开花调控途径中非常关键的整合因子,能够促进开花和成花相关基因的表达。本研究利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术定点敲除GmFT2a,获得的纯合突变体在北京夏季自然条件和长日照(16 h light/8 h dark)、短日照(12 h light/12 h dark)条件下均表现出明显的晚花表型。研究发现CRISPR/Cas9在GmFT2a的三个靶点处均可进行基因组编辑,介导的移码突变产生了提前终止密码子(premature termination codon,PTC),提前终止密码子介导的mRNA降解(nonsense-mediated decay,NMD)机制使GmFT2a的转录水平大幅降低,并终止了相关蛋白的翻译。研究中筛选获得了"无外源基因(transgene-clean)"的GmFT2a定点敲除晚花突变体,这类突变体不含有转基因元件、遗传稳定、表型显著。该研究利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术实现了大豆重要农艺性状的遗传改良,为进一步阐明大豆光周期开花途径的分子机制和大豆基因组编辑技术的育种应用奠定基础。更多还原