刘宝辉主持的“****”项目取得新进展 RNAi建VIGS库

　　

生物通报道，中国科学院东北地理与农业生态研究所刘宝辉主持的“****”项目取得新进展，首次用RNAi技术建VIGS库，相关系列成果文章《The Journal of Molecular Evolution》、　　　《Journal of Heredity》和《Plant Physiology》上。

 

 

刘宝辉研究员1987年毕业于东北农业大学，获学士学位；2003年获博士学位。2001年-2008年在日本北海道大学应用生命科学专业做特别研究员、博士后。

 

2008年入选中科院“****”，现任中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子育种实验室研究员，博士生导师。主要从事大豆重要性状遗传与功能基因研究。

 

据悉，我国大豆雄性不育杂交种已实现“三系”配套，处于世界领先水平。但是，由于大豆花器官构造特殊，花小，仅有稻粒大小，而花冠被萼片包裹，开花时翼瓣张开角度小，不利于风媒和虫媒传粉，生产制种极度困难，所以，目前大豆雄性不育杂交种尚不能应用于生产。因此，解决大豆雄性不育杂交种生产制种难题是十分迫切的。

 

刘宝辉研究员主持的“****”项目“大豆花模式建成相关同源基因VIGS库的构建”(编号：KZCX2-YW-BR-11 )，采用RNAi技术在大豆中单重和多重沉默模式植物中已知参与植物花模式建成的相关同源基因构建VIGS库。

 

在该库中筛选萼片缺失或突变沉默个体，创造花形发生改变的大豆的基础材料，进而解决大豆雄性不育杂交种制种极度困难的生产实际问题。目前本项目已在大豆基因组中克隆了40个与模式植物花模式建成相关同源基因；并将每个同源基因的不同拷贝进行了BLAST分析；设计了特异引物，构建了病毒诱导的沉默载体；正在筛选γ射线处理M2代群体花器官的突变体；本项目相关研究成果已被The Journal of Molecular Evolution、Journal of Heredity和Plant Physiology期刊所报导和接受，另有一系列成果在受理当中。

 

本项目有关研究成果为培育雄性不育杂交种提供了材料基础和科研依据，对我国大豆产业的持续健康发展，提高我国大豆产品的国际竞争力具有积极的促进作用。

（生物通综合）

刘宝辉，1964年7月出生于黑龙江省。1987年毕业于东北农业大学，获学士学位；2003年获博士学位。2001年-2008年在日本北海道大学应用生命科学专业做特别研究员、博士后。2008年入选中科院“****”，现任中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子育种实验室研究员，博士生导师。

 

研究方向：大豆重要性状遗传与功能基因研究

 

　  主要研究内容：以大豆为研究材料，克隆控制重要性状的功能基因(或QTL)并进行深入的生物学功能研究，以期阐明相关性状的分子调控机制和为分子育种提供理论基础。研究涉及遗传学、生物信息学、基因芯片、基因工程、植物生理学和组织细胞学等内容。

 

近年主要学术成就：

 

1．定位9个大豆重要栽培性状的QTL

 

　  以栽培大豆(max)Tokei 780和野生大豆(soja)Hidaka 4为亲本，构建了一个大豆永久性作图群体RIL(Recombinant inbred lines)。利用该群体定位了大豆的开花期（Flowering time（photosensitivity）、生长习性(Determinate habit)、缠绕性(Twinning habit)、最大节间长度(Maximum internode length)、节数(Number of nodes)、株高(Plant height)、裂荚性(Pod dehiscence(Shattering))、硬实性或吸水性(Hard seededness)、百粒重(Seed weight(100-seed weight))9个重要栽培性状的QTL。使用282个标记，其中SSR标记204个，同功酶标记5个，AFLP标记73个，覆盖基因组2383CM，平均图距8.5CM，共检出17个QTL，分布在10个连锁群上。特别是位于D1b和J连锁群上的硬实性QTL和裂荚性QTL在其它的作图群体上同样被检出。提出:这些共通的QTL在大豆栽培化进程中承担着重要功能。

 

2．首次克隆了大豆生育期(光周期敏感性)E4基因并验证了功能

 

　  在大豆基因组中发现了光敏色素A基因的多同源序列，确定了2个指定GmphyA1和GmphyA2基因的同源体的DNA顺序。基于在光反应不敏感E4位点携有隐性基因的同源系的GmphyA2基因分析表明，一个反转录转座子镶嵌在基因外显子1中，导致了基因的失调。作图揭示GmphyA2由E4编码。提出①遗传过剩意味着phyA基因复制拷贝的存在是产生光反应不敏感性的原因，同时防止突变的有害作用；②在基因复制和植物对环境适应反应能力之间存在着连锁关系。

 

3．首次利用图位克隆方法克隆了大豆结荚习性Dt1基因，并让其在大豆中过量表达和利用RNAi技术让其在大豆中减少表达验证了它的功能

 

　  图位克隆了大豆结荚习性Dt1基因，BLAST分析表明Dt1是拟南芥TFL1同源基因。通过近等基因系的解析表明，dt1是Dt1编码区发生单碱基突变造成单个氨基酸被置换的突变类型。通过转基因技术让TFL1b在大豆中过剩表达和利用RNAi技术使其在大豆中减少表达验证了其功能。开发了鉴定大豆结荚习性类型的方法。

 

代表性研究论文

 

　  1. Baohui Liu, Akira Kanazawa, Hisakazu Matsumura, Ryoji Takahashi, Kyuya Harada, Jun Abe. Genetic 　 Redundancy in Soybean Photoresponses Associated With Duplication of the Phytochrome A Gene. Genetics, 2008 180(2): 995-1007.

 

　  2. Baohui Liu, Fujita T, Yan Z H, Sakamoto S, Xu D, Abe J. QTL Mapping of Domestication-related Traits in Soybean (Glycine max). Ann Bot, 2007, 100: 1027~1038; doi:10.1093/aob/mcm149.

 

　  3. Baohui Liu, Ryoji Watanabe, Kyuya Harada, Jun Abe. Soybean TFL ortholog is associated with a determinate habit gene (dt1).Plant Journal. (in review)