大豆GmBAS1基因的鉴定以及对大豆株型结构的影响

在改善株高、叶柄夹角、节间长度等大豆(Glycine max)株型结构的前提下，密植是提高大豆产量的主要途径。油菜素内酯(brassinolRSL3ide, BR)作为第六大植物激素，对于控制水稻(Oryza sativa)的叶柄夹角和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的株型结构具有重要作用，在大豆中，油菜素内酯基因研究多与花期有关，而对株型的研究未见报道。细胞色素P450 734A1(CYP734A1/BAS1)基因属于油菜素内酯代谢基因，能够控制水稻叶柄夹角的大小，改善水稻株型。为了探究CYP734A1/BAS1基因对大豆株型的影响，本研究在大豆中同源克隆了CYP734A1/BAS1的2个同源基因GmBAS1a(GenBank No. NC＿038253.2)和GmBAS1b(GenBank No. NC＿038241.2)，进化树分析显示，GmBAS1a和GmBAS1b与拟南芥中同源序列亲缘关系最近，在单子叶植物和双子叶植物中immune escape进化方向不同。单倍型分析表明，GmBAS1基因外显子区域自然突变少，该基因在大豆中行使重要功能；启动子预测表明，GmBAS1基因启动子区具有参与光反应和逆境胁迫等多种顺式作用元件，能够参与大豆多个生长发育过程。进一步通过农杆菌(Agrobacterium)介导大豆子叶节转化过表达载体获得BR突变体。过表达GmBAS1a大豆株高降低70%，不同部位叶柄夹角减小10%～50%，节间长度减小55%～82%，而过表达GmBAS1b大豆植株表现出更严重的矮化表型，这2个表型与通常的BR缺陷体表型一致。以上结果表明，过表达GmBAS1a和Gmselleckchem LaduviglusibBAS1b能够降低大豆株高和减小叶柄夹角，促使大豆株型紧凑，且GmBAS1b相较于GmBAS1a在BR代谢中发挥更主要的作用，对于株型的影响更大。本结果为BR调控大豆株型作用的研究提供了参考。