10月26日，《自然—通讯》（Nature Communications）在线发表了中国农业科学院作物科学研究所联合多家单位完成的研究成果，他们定位了调控大豆株高的关键基因PH13，揭示了其优异单倍型在高纬度地区品种选育中的重要作用及分子机制，明确了PH13及其同源基因在改良大豆株高和耐荫性方面的重要应用价值。该研究为提高大豆耐荫性和产量提供了理论基础和基因资源。
播种行距5cm条件下突变体材料无倒伏出现。中国农科院供图
大豆是典型的光环境敏感型作物，密植和间套作会引起大豆明显的茎杆徒长避荫反应，尤其是在高纬度地区叠加长日照诱导的茎杆伸长效应，更容易引发倒伏和减产。因此，挖掘株高相关的耐荫基因对于培育耐密植高产大豆新品种具有重要意义。
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不同播种密度下对照和突变体的株型和单株籽粒数量。中国农科院供图
该研究定位了一个调控大豆株高的主效基因PH13，其编码蛋白与GmCOP1互作来降解STF转录因子，从而促进茎杆伸长。该基因在自然群体中有三种主要单倍型，驯化分析发现，可导致大豆株高降低的PH13H3单倍型所占比例由地方品种的1.4%上升至栽培品种的32.7%，尤其是在高纬度地区品种改良过程中被育种家广泛利用。
该研究以此为基础创建了突变体株系。田间测试表明该突变体在各种植密度下株高均保持恒定且无倒伏出现。在长春密植条件下，该突变体株系产量显著提高；在哈尔滨玉米—大豆条带复合种植条件下，该突变体株系展现了极强的抗倒伏性，且其产量与当地高产抗倒伏品种龙垦317、农垦18-842持平，从而为南豆北移提供了新途径。
该研究不仅解析了PH13调控大豆株高适应高纬度的分子机制，且创制了具有显著耐荫和增产潜力的突变体，为培育适合高纬度地区密植的高产新品种提供了重要新基因和新材料。
研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院农业科学技术创新项目、中央公益性科研机构基本研究基金和中国博士后科学基金的资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42608-5
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