大豆FUL基因家族进化规律分析及基因编辑靶点鉴定

栽培大豆起源于我国黄淮海地区,我国具有悠久的大豆种植历史和丰富的大豆遗传资源.然而,近年来我国大豆进口依赖度极高,严重威胁到我国的粮食安全,因此培育高产优质的大豆品种至关重要.株高、籽粒大小等是影响大豆产量的重要农艺性状,因此,挖掘调控这些农艺性状的基因,并解析其分子机制具有重要意义.FRUITFULL(FUL)基因属于MADS-box类转录因子,在植物的开花、生长发育、果实成熟等方面起着重要的作用.本研究通过生物信息学分析发现,在大豆中含有6个FUL基因,它们均具有1个保守的MADS-box和1个较为保守的K-box结构域,并主要在豆荚中表达,说明该基因家族可能调控大豆种子相关性状.其中,只有GmFUL3b基因在叶片中高度表达,说明该基因在进化过程中功能可能产生了分化.此外,还发现6个FUL基因之间的进化规律不同.为进一步确定其生物学功能,利用CRISPR/Cas9技术,分别构建6个FUL基因的敲除突变体载体,转化大豆毛根进行靶点验证,并成功鉴定出其中5个基因的有效靶点,为进一步获得稳定的大豆突变体材料及解析GmFULs家族基因的功能提供了重要的理论基础.