大豆TCP转录因子GmTCP670的鉴定与功能解析：调控发育与品质改良的新靶点

本研究针对大豆TCP转录因子家族功能未知的现状，聚焦GmTCP670基因开展系统研究。通过过表达和CRISPR/Cas9基因编辑技术构建转基因株系，结合多组学分析发现该基因通过识别GGACCC顺式元件调控开花时间、叶片形态等农艺性状，并与LOB40蛋白互作影响氨基酸代谢。研究为大豆分子设计育种提供了重要靶点，首次揭示了TCP家族在改善大豆蛋白品质中的表观遗传调控机制。

　　

大豆作为重要的粮食作物，其产量和品质改良一直是研究热点。然而，TCP（TEOSINTE BRANCHED1/CYCLOIDEA/PROLIFERATING CELL FACTOR）转录因子家族在大豆中的功能研究仍属空白。这类植物特有的调控因子虽在其他物种中被证实参与生长发育和胁迫响应，但其在大豆中的分子机制尚不明确。内蒙古农业大学的Qi Wu团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次系统解析了大豆GmTCP670基因的多重生物学功能。

研究人员采用35S启动子驱动过表达和CRISPR/Cas9基因编辑技术构建转基因株系，通过全基因组甲基化测序（WGBS）和转录组测序（RNA-seq）进行多组学关联分析，结合酵母单杂交（Y1H）和双杂交（Y2H）验证蛋白-DNA及蛋白-蛋白互作关系。实验材料选用大豆品种东农50（DN50）及其转基因后代。

生物信息学分析
Phytozome数据库显示GmTCP670编码375个氨基酸的非分泌型亲水蛋白，等电点8.14，分子量42.49 kDa。系统发育分析将其归类为Class II CYC/TB1型TCP基因，荧光定位证实其核特异性分布。

转基因株系鉴定
成功获得5个过表达株系（OE14-OE22）和3个敲除株系（CC01-CC04）。SDS-PAGE显示种子贮藏蛋白组成无显著变化，但LibertyLink试纸条和PCR验证证实T-DNA稳定整合。

表型分析
过表达株系出现显著发育改变：开花延迟13天，株高增加，叶片由尖变圆且面积增大。敲除株系种子总氨基酸含量提升，其中含硫氨基酸增加3.16%，游离精氨酸含量较对照提高43.15%。

分子机制解析
Y1H实验证实GmTCP670特异性结合GGACCC元件。Y2H筛选发现其与LOB结构域蛋白Glyma.18G297100互作。多组学关联分析鉴定到18个差异表达且存在甲基化修饰的基因，包括精氨酸合成关键基因Glyma.10G044300。

该研究首次阐明GmTCP670通过表观遗传调控网络影响大豆发育与品质形成。过表达导致开花延迟和株型改变，为高产育种提供新思路；基因编辑提升氨基酸含量，尤其是精氨酸代谢的调控机制为品质改良开辟新途径。发现的GGACCC结合特性及LOB40互作网络，为解析TCP家族功能进化提供重要线索。研究建立的"基因编辑-表型组-表观组"多维分析体系，为作物复杂性状的分子设计育种提供了范式。