近日，青岛农业大学生命科学学院李帅课题组在Nature Communications和Plant Journal发文，解析了大豆等豆科作物裂荚性状关键调控基因，为理解大豆驯化过程及培育抗裂荚大豆种质提供了科学依据和重要的基因资源。

裂荚是野生大豆散播种子的重要方式，然而在现代农业栽培过程中，裂荚严重影响大豆的产量。为解析大豆裂荚关键调控基因，李帅课题组利用重组自交系对大豆裂荚调控基因进行精细定位，并克隆了位于16号染色体的裂荚调控基因Sh1和Pdh1。Sh1基因中碱基“G”向“A”的突变，同时加上9个碱基的缺失，引起Sh1向sh1的转变，使植株由裂荚向抗裂荚改变。Pdh1基因中碱基“A”向“T”的突变，导致Pdh1向pdh1的转变，使植株由裂荚向抗裂荚改变。Sh1编码一个C2H2锌指蛋白转录因子，通过抑制SHAT1-5基因的表达，从而减少豆荚缝脱落层纤维帽细胞的次生壁厚度，促进豆荚腹缝线开裂。Pdh1编码一种dirigent蛋白，它能协调木质素在内层韧皮部的不对称分布，使豆荚壁产生扭转，从而促进裂荚。对代表性大豆种质中的数量性状基因座图谱、全基因组关联研究和等位基因分布的整合分析表明，sh1和pdh1这两个基因是这一驯化性状的主要调节因子。Sh1和Pdh1所在基因组区域在长期驯化过程中受到筛选。现代大豆栽培种中sh1基因型占93.1%，pdh1基因型占86.5%。相关研究成果已在Nature Communications期刊发表（2024, 15:7588），青岛农业大学生命科学学院李帅教授为第一兼通讯作者，美国普渡大学马渐新教授（我校农学系1989级校友）为共同通讯作者。

进一步研究发现，pdh1蛋白序列在大豆、绿豆和菜豆中非常保守，只在N端信号肽区域存在个别差异。pdh1在大豆、绿豆和菜豆中存在平行驯化现象，相关研究成果已在Plant Journal期刊发表（2024, 118: 1413-1422），青岛农业大学生命科学学院李帅教授为第一兼通讯作者，华中农业大学王旭彤教授（我校生命科学学院2007级校友）为共同通讯作者。

以上研究得到国家青年人才项目、山东省青年人才项目、国家自然科学基金等项目资助，以及山东省植物生物技术重点实验室、生命科学学院农业分子生物学科研平台的大力支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52044-8

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16680

大豆裂荚的遗传机制和选择过程的示意图