近日，中国农业科学院作物科学研究所大豆育种技术创新与新品种培育团队在“New Phytologist”期刊发表题为“Functional diversification ofFlowering Locus T homologs in soybean: GmFT1a and GmFT2a/5a have opposite roles in controlling flowering and maturation”的研究论文。该研究发现大豆Flowering Locus T（FT）家族基因GmFT1a能够延迟大豆开花和成熟，与开花促进基因GmFT2a/GmFT5a相互平衡，共同调节大豆的发育方向。该研究进一步证实了大豆FT家族基因功能分化的存在及其对大豆发育的重要调节作用。
大豆是光周期敏感的短日植物。大豆育种技术创新与新品种培育团队以前的研究发现，一些晚熟品种（如自贡冬豆）在长日条件下不开花，经短日处理后转长日条件时会发生开花逆转现象，推测长日条件下有开花抑制物质的存在，但对开花抑制物质的分子性质一直缺乏了解。该研究团队通过转录组分析，从自贡冬豆cDNA文库中筛选出在长日下特异表达的FT家族基因GmFT1a，进一步研究发现该基因在不同光周期处理（SD、LD、SD-LD）下的表达模式与开花促进基因GmFT2a/GmFT5a完全相反，即在长日条件下有更高的表达。对遗传转化材料的分析表明，在短日条件下，GmFT1a过表达材料的营养生长期、生殖生长期和全生育期均明显延长，生物量增加。该基因的发现有助于促进大豆向低纬短日地区的扩展。
基于此项研究及前人结果，该团队提出了FT家族基因调控大豆生长发育的跷跷板模型（Teeter board model）（见下图）：光周期是生育期主基因E1的调控开关；在短日条件下，E1的表达受到抑制，导致其对GmFT2a和GmFT5a的抑制作用及对GmFT1a和GmFT4的促进作用减弱或丧失，此时，开花促进基因GmFT2a/GmFT5a的表达量占主导地位，促进了植株向生殖生长的转变；而在长日条件下，E1基因的表达被激活，提高了其对GmFT2a/GmFT5a的抑制作用及对GmFT1a/GmFT4的促进作用，从而使植株保持更长的营养生长期。GmFT1a/GmFT4和GmFT2a/5a表达量的相对强弱决定大豆的发育方向。
大豆育种技术创新与新品种培育团队长期从事大豆光温适应性改良的原理和技术研究，在大豆开花后光周期反应、开花逆转、FT家族基因的功能研究和育种利用、大豆品种生育期组多样性、生育期结构遗传改良等方面取得一系列具有创新意义的成果。在过去的五年中，先后在Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal、BMC Genomics等期刊发表十几篇相关研究论文。
作物科学研究所遗传育种中心韩天富研究员为论文通讯作者，在读博士研究生刘薇、蒋炳军副研究员和硕士毕业生马立明为并列第一作者。该项研究得到国家大豆产业技术体系建设专项和中国农业科学院农业科技创新工程的支持。
发布时间：2018-12-21