南京大学发现过表达一个基因，可提高大豆产量

光合作用是地球上最重要的生物化学反应，为植物的生长和发育提供主要动力。光合生物吸收太阳能，将CO2固定，转变成化学能，是地球上几乎所有有机物质和能量的源头。光合作用不仅与农业和环境密切相关，而且是整个生物圈赖以生存的关键。作物产量的不断增加对全世界的粮食安全至关重要。提高光合作用效率作为增加作物产量的一种策略，一直受到广泛的关注。

JIPB近日在线发表了南京农业大学国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室喻德跃教授课题组题为“GmFtsH25 overexpression increases soybean seed yield by enhancing photosynthesis and photosynthates”（https://doi.org/10.1111/jipb.13405）的研究论文。

该研究首先应用大豆自然群体和重组自交系群体开展光合作用相关性状的遗传解析，在大豆18号染色体上鉴定到一个调控大豆光合作用的遗传位点，分析发现GmFtsH25可能为该位点的候选基因。通过转基因功能验证，发现过表达GmFtsH25能够显著提高大豆植株光合速率和光合产物的积累，进而提高大豆产量，而GmFtsH25敲除突变体的光合速率和光合产物积累明显受到抑制，大豆产量显著降低（图1）。进一步分析发现，GmFtsH25与GmLHCa2之间的相互作用可能有助于优化叶绿体结构，提高光能利用效率（图2）。此外，对1193份大豆种质的基因组序列分析表明，GmFtsH25的优异单倍型（Hap-I）在驯化中被保留，在育种中得到应用（尤其在美洲地区）。综上，此研究揭示了GmFtsH25调控光合作用的分子机制，为通过提高光合作用增加大豆产量提供了重要的理论依据和育种材料。

图1 GmFtsH25调节大豆光合效率和种子产量

图2.GmFtsH25调节大豆叶绿体超微结构和淀粉含量

南京农业大学已毕业博士生王莉和河南农业大学博士后杨宇明为论文共同第一作者，黄方教授和喻德跃教授为共同通讯作者。南京农业大学博士研究生杨中义和俞慧莲等参与了该项研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、欧盟“地平线2020”计划、江苏省农业科技自主创新资金等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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