PRR（Pseudo-Response Regulator）基因家族是植物生物鐘系統(tǒng)的關鍵元件，參與光周期調控開花等生長發(fā)育過程。然而，該基因家族在短日植物大豆中的作用尚不明確。

近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所大豆育種技術創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團隊在《Plant Biotechnology Journal》發(fā)表題為“Natural variation and CRISPR/Cas9-mediated mutation in GmPRR37 affect photoperiodic flowering and contribute to regional adaptation of soybean”的論文，系統(tǒng)研究了大豆PRR家族重要成員GmPRR37在光周期誘導開花中的作用及在不同地域品種中的自然變異，并利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術定點敲除該基因，創(chuàng)制出適合在較高緯度地區(qū)或多熟制條件下種植的早熟突變體，為大豆品種的區(qū)域適應性改良提供了技術支撐和材料基礎。

該團隊通過創(chuàng)制以“自貢冬豆”（極晚熟品種）和“黑河27”（極早熟品種）為親本的重組近交系群體，利用簡化基因組測序技術構建高密度遺傳連鎖圖譜，結合8個環(huán)境下的開花期數據進行連鎖分析，發(fā)掘到開花期主效QTL qFT12-2。進一步分析發(fā)現qFT12-2編碼一個PRR家族成員，命名為GmPRR37。該基因呈現明顯的晝夜節(jié)律表達模式，并在重組近交系早熟親本黑河27中發(fā)生無義突變，導致CCT結構域缺失。在北京自然長日條件下，通過CRISPR/Cas9基因組編輯技術定點敲除GmPRR37的株系開花期提前15.8天，而過表達GmPRR37的株系開花期顯著延遲;在短日條件下，上述株系的開花期與受體品種均無明顯差異。分析180份來自中國不同生態(tài)區(qū)的大豆品種，發(fā)現GmPRR37的等位基因變異與大豆對高緯長日環(huán)境的適應性有密切關系。該研究確認生物鐘基因在大豆光周期調控開花過程中發(fā)揮重要作用，對大豆生態(tài)適應性的遺傳改良具有重要指導意義。

中國農業(yè)科學院作物科學研究所王立偉博士和孫石研究員為論文并列第一作者，韓天富研究員和侯文勝研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項、中國農業(yè)科學院農業(yè)科技創(chuàng)新工程和國家自然科學基金項目項目的資助。

中國農業(yè)科學院作物科學研究所大豆育種技術創(chuàng)新與新品種選育創(chuàng)新團隊長期從事大豆光溫適應性相關的基礎研究和品種改良工作，系統(tǒng)研究了大豆開花后的光周期反應，發(fā)現了大豆的開花逆轉現象，克隆了多個大豆光溫反應相關基因，提出了“泛光周期假說”及通過調控FT基因家族不同成員的表達活性來調節(jié)大豆生長發(fā)育方向的蹺蹺板模型（Teeter-board model）。與華南農業(yè)大學年海教授團隊合作，率先克隆熱帶大豆適應短日高溫環(huán)境的重要基因J（GmELF3），闡明了大豆長童期性狀形成和向低緯短日地區(qū)擴展的分子機制。發(fā)現光周期和溫度存在明顯的交互作用，提出了光溫互作模型和評價光溫敏感性的數量化指標體系。牽頭組織構建了大豆育種材料光溫適應性鑒定平臺和多點測試網絡，形成了全國一體化的大豆品種生態(tài)適應性綜合評價體系，篩選、培育出一批廣適應大豆品種，其中，中黃39適宜種植區(qū)域跨度達20個緯度，是我國目前種植區(qū)域南北跨度最大的大豆品種之一。