東北地理所在大豆抗倒伏分子機(jī)制研究上取得重要進(jìn)展
大豆是重要的糧油作物，倒伏性是制約大豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀之一。大豆結(jié)莢期至鼓粒期倒伏可導(dǎo)致產(chǎn)量損失達(dá)50%以上；倒伏植株更易誘發(fā)病蟲害擴(kuò)散，導(dǎo)致籽粒霉變率升高與蛋白質(zhì)含量下降。長期以來育種家通過培育抗倒伏品種來提高大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，但對于大豆抗倒伏性分子機(jī)制的研究仍然很少。
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所馮獻(xiàn)忠研究團(tuán)隊(duì)通過大規(guī)模篩選大豆突變體庫，分離到倒伏突變體lodging-related mutant 3（lrm3），與野生型相比，lrm3突變體的莖稈中木質(zhì)素含量下降80%，莖稈強(qiáng)度下降60%。通過圖位克隆技術(shù)，克隆了控制倒伏表型的目的基因LRM3，該基因編碼一個(gè)U-box型E3泛素連接酶。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明，LRM3可以通過26S蛋白酶體途徑促進(jìn)MYB6蛋白的降解來提高大豆的抗倒伏性；MYB6蛋白直接結(jié)合在木質(zhì)素合成限速酶—苯丙氨酸解氨酶PAL1/2的啟動(dòng)子上抑制其表達(dá)，從而降低木質(zhì)素的合成，降低大豆抗倒伏性。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了調(diào)控大豆莖稈強(qiáng)度的LRM3-MYB6-PALs的分子模塊，為大豆抗倒伏性狀的分子育種提供了重要的分子靶標(biāo)。
研究成果近期在線發(fā)表于國際期刊Plant Biotechnology Journal (中國科學(xué)院一區(qū)TOP，IF: 13.263)上。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所博士研究生葉永恒與程志遠(yuǎn)副研究員為論文的共同第一作者，馮獻(xiàn)忠研究員、楊素欣研究員與廣州大學(xué)董志誠教授為共同通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金（U21A20215和32488102），生物育種-國家科技重大專項(xiàng)（2023ZD0403201），吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20230101166JC)聯(lián)合資助。
圖1 LRM3調(diào)控大豆木質(zhì)素生物合成的模型
論文信息：
Ye,Y.,Cheng,Z.,Yang,X.,Yang,S.,Tang,K.,Yu,H.,Gao,J.,Zhang,Y.,Leng,J.,Zhang,W.,Zhang,Y.,Bu,M.,Liang,Z.,Dong,Z.,Zhang,Z. and Feng,X. (2025) LRM3 positively regulates stem lodging resistance by degradating MYB6 transcriptional repressor in soybean. Plant Biotechnol. J.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1111/pbi.70124
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