近日，国际著名学术期刊《Plant, Cell & Environment》（生物学1区TOP，2022年IF = 7.3）在线发表了哈尔滨师范大学生命科学与技术学院与中国农业科学院作物科学研究所合作完成的最新研究成果，论文题目为“Floral-promoting GmFT homologs trigger photoperiodic after-effects: an important mechanism for early-maturing soybean varieties to regulate reproductive development and adapt to high-latitudes”（开花促进型GmFT同源基因介导光周期后效应—早熟大豆品种生殖发育调控和高纬适应的重要机制）。该研究验证了开花前短日诱导处理对早熟大豆品种开花后发育的促进作用，破解了大豆光周期诱导“后效应”的分子机制。哈尔滨师范大学为论文第一单位，我院硕士毕业生王筠雅和中国农业科学院作物科学研究所博士后许鑫为并列第一作者，中国农业科学院作物科学研究所研究员、我院外聘导师韩天富研究员为论文的通讯作者，我院于丽杰教授和中国农业科学院作物科学研究所多位师生参与该项研究。
大豆是典型的短日植物，分布区域广大，遗传变异丰富。以往认为，分布在高纬度地区的极早熟大豆品种对光周期钝感，在不同日照长度下的开花期基本一致。该研究团队发现，开花前的短日处理（SD）对极早熟大豆品种的开花期影响不大，但可显著加快开花后的发育速度，导致成熟期明显提前，表现出典型的光周期诱导“后效应”。转录组测序结果显示，光周期诱导后效应与具有开花促进功能的FT同源基因的持续高表达密切相关（图1）。开花前短日处理使GmFT2a、GmFT3a、GmFT3b和GmFT5a在叶片中大量积累，即使开花后置于长日（LD）条件下也可保持较高的表达水平（图2），而开花抑制基因E1、GmFT1a、GmFT4在短日条件下的表达量较低。E1基因的RNAi干扰株系和GmFT2a过表达株系在短日、长日照下均表现为极早熟，与开花促进型GmFT同源基因在其整个生命周期中的持续高表达有关。以上研究结果表明，GmFT2a等开花促进型FT同源基因的持续表达是开花诱导效应被记忆、短日诱导“后效应”产生的分子基础。这种“后效应”反映出极早熟大豆品种在生殖生长期的光周期敏感性强于营养生长期，有利于开花前进行足够长时间的营养生长，同时积累开花促进型GmFT基因的表达产物，加速开花后的生殖发育，确保霜前成熟，从而适应高寒地区严酷的生长环境。
图1.开花前不同光周期处理下早熟大豆品种开花后GmFT同源基因的差异表达情况
初荚期（R3）开花时间相关基因的差异表达情况。SD→LD表示开花前进行12 h光照/12 h黑暗，开花后进行18 h光照/6 h黑暗的光周期处理，LD→LD表示开花前后均为18 h光照/6 h黑暗的光周期处理。
图2.开花前不同光周期处理下GmFT同源基因和E1的表达模式
GmFT2a（A）、GmFT3a（B）、GmFT3b（C）、GmFT5a（D）和GmFT6（E）为开花促进基因，GmFT1a（F）、GmFT4（G）和E1（H）为开花抑制基因。
韩天富研究员团队长期从事大豆光温适应性遗传与育种工作，选育大豆新品种30多个，发表论文260余篇，其中在Molecular Plant、New Phytologist等SCI刊物发表论文100余篇。
论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.14833
