研究进展--中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院大豆分子设计育种重点实验室（学科组群）

东北地理所在GmCS1基因调控大豆叶片黄绿杂色机制研究方面取得进展

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来源： | 发布时间：2023-09-22 | 【大中小】

　植物的同一片叶子上存在黄色和绿色斑块称为黄绿杂色叶。这种叶片的表型在观赏植物中被认为是一种优异的性状，增加植物的观赏价值。但在作物中，叶片黄绿杂色被认为是一种负面的性状，因为它会影响光合作用和作物生长，降低生产力和产量。叶肉组织由栅栏组织和海绵组织组成，包裹着负责输送矿物质、有机养料和水分的维管系统，叶绿体是植物光合作用的主要场所。早期的研究证明，黄绿杂色叶片中黄色部分的叶肉细胞中的叶绿体结构被破坏。但直到最近，调控大豆叶片黄绿杂色表型的分子生物学机制在很大程度上仍未被解析。

　　近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆功能基因组学学科组从人工诱变大豆群体中鉴定了四个叶片黄绿杂色突变体，Gmvar1、Gmvar2、Gmvar3和Gmvar4(图1)。基于图位克隆、等位基因鉴定实验和CRISPR基因敲除突变体，证明突变的GmCS1控制Gmvar突变体的叶片黄绿杂色表型(图2)。GmCS1编码大豆的分支酸合酶，Gmcs1突变体中苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的含量显著降低(图3)。对Gmvar突变体外源施加三种芳香族氨基酸混合物以及仅施加苯丙氨酸，可以使突变体叶片黄绿杂色表型的恢复(图3)。在Gmvar突变体中，与代谢和生物合成相关的各种生物过程和信号通路被改变。

　　该研究成果近期以题为Disruption of CHORISMATE SYNTHASE1 leads to yellow-green variegation in soybean leaves发表在国际知名SCI期刊《Journal of Experimental Botany》(IF:6.9)上。大豆功能基因组学学科组冯献忠研究员和杨素欣研究院为通讯作者，吉林农业大学联合培养硕士研究生朱晓斌和大豆功能基因组学学科组郑凯杰助理研究员为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金(U21A20215)、之江实验室(2021PE0AC04)、吉林省科学技术发展项目(20210508009RQ)联合资助。

　　论文信息：Xiaobin Zhu, Kaijie Zheng, Lei Lu, Hui Yu, Fawei Wang, Xinjing Yang, Javaid Akhter Bhat , Beifang Zhao, Yi Wang, Haiyan Li, Suxin Yang*, Xianzhong Feng*. Disruption of CHORISMATE SYNTHASE1 leads to yellow-green variegation in soybean leaves. Journal of Experimental Botany. 74(14):4014-4030.

　　文章链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erad139

　　图1 Gmvar突变体的表型

　　图2 等位突变体杂交植物的表型

　　图3 Gmvar1突变体内源氨基酸含量变化及外源施加氨基酸后的叶片黄绿杂色的表型恢复

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