JIA | 中国农科院大豆育种团队系统总结大豆光温适应性改良百年成就
大豆是我国重要的粮油作物，也是优质植物蛋白的重要来源。近年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国大豆需求量迅速攀升。因此，多途径拓展大豆的种植区域迫在眉睫。然而，大豆是典型的短日喜温作物，对光温反应敏感。这一特性不仅影响诸如成熟期、株型、产量、品质等重要性状，还严重制约单一大豆品种的适应范围。因此，了解大豆的光温反应机制对大豆适应性的改良具有重要意义。
近期，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选育创新团队对大豆光温适应性改良的原理与育种应用做了详尽的文献综述。文章以" Principles and practices of the photo-thermal adaptability improvement in soybean"为题目在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2020年第2期正式刊出。
该文全面综述了国内外在大豆光温反应生理、生化、遗传和分子生物学基础研究领域的新进展及育种应用的成就，特别论述了针对中国不同地区光温条件进行广适应品种选育的经验。同时，文章对大豆光周期反应的分子机制进行了详细论述，在前人研究基础上，梳理了大豆在短日条件下的开花途径，明确了主要基因之间的关系，为进一步研究大豆开花的分子机制及改良大豆的开花期和成熟期提供了理论依据。
作者文中首次提出了“ecotyping” (生态型评价) 的新词汇，即对适应目标生态区或种植制度的作物品种生态类型(ecotype)进行全方位的表型和基因型评估，这一术语的提出为作物育种目标设计和最适生态类型的创制提供了新思路。“ecotyping”将与“genotyping” (基因型鉴定) 和 “phenotying” (表型鉴定) 一起，成为作物育种的重要基本概念。最后，该论文在已有研究的基础上，提出了基于大面积种植品种的广适应育种策略，为育种家立足常规育种平台和现代生物学手段培育优良广适应品种提供了新思路。
1920年，美国科学家Garner和Allard以来自中国不同地区的大豆品种为主要材料，发现了对植物学、农业科学乃至整个生命科学产生深远影响的光周期现象。本文是对光周期现象发现一百周年的纪念，也展现了近年来我国科学家在这一重要研究领域的突出贡献。
图1. 短日条件下的大豆开花调控基因网络
本文通讯作者为韩天富研究员，中国农业科学院研究生院2019级博士研究生张利新和博士毕业生刘薇为共同第一作者。
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http://www.chinaagrisci.com/Jwk_zgnykxen/fileup/PDF/jia-2019-1071.pdf
Cite the paper:
ZHANG Li-xin, LIU Wei, Mesfin Tsegaw, XU Xin, QI Yan-ping, Enoch Sapey, LIU Lu-ping, WU Ting-ting, SUN Shi, HAN Tian-fu. 2020. Principles and practices of the photo-thermal adaptability improvement in soybean. Journal of Integrative Agriculture, 19(2): 295–310
专家团队简介
韩天富研究员（第二排中）领衔的中国农业科学院大豆育种技术创新与新品种选育创新团队
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选育创新团队由国家大豆产业技术体系首席科学家韩天富研究员领衔，主要开展大豆光温适应性、产量和品质等重要性状的遗传规律研究及育种应用。求学阶段，韩天富研究员在王金陵教授、谭克辉研究员、盖钧镒院士等著名专家的指导下，系统研究了大豆开花后的光周期反应，发现了大豆的开花逆转现象，提出了“泛光周期假说”，对经典的光周期学说和阶段发育学说提出了补充和修正，拓宽了作物发育生理学研究的领域。到中国农业科学院工作后，韩天富及其团队借助分子生物学手段，对大豆光温反应的分子调控途径进行了深入研究。他们系统研究了大豆开花途径整合基因FT家族的功能分化规律，提出通过调控FT基因家族不同成员的表达活性来调节大豆生长发育方向的跷跷板模型（Teeter-board model）。与华南农业大学年海教授团队合作，率先克隆热带大豆适应短日高温环境的重要基因J（GmELF3），阐明了大豆长童期性状形成和向低纬短日地区扩展的分子机制。发现光周期和温度存在明显的交互作用，提出了光温互作模型和评价光温敏感性的数量化指标体系。组织构建了大豆育种材料光温适应性鉴定平台和多点测试网络，形成了全国大豆品种生态适应性综合评价体系，筛选、培育出一批广适应大豆品种，其中，他主持选育的中黄39适宜种植区域跨度达20个纬度，是我国目前适应范围最广的大豆品种之一。近10年来，该团队在Molecular Plant、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal等国内外重要期刊上发表论文88篇，出版专著3部，授权专利17项，选育大豆新品种31个（含国审品种7个），其中，中黄30入选农业部主导品种，合作完成的《大豆适应热带地区的分子遗传基础》入选“2017年中国农业科学重大进展”。
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