开花期和株型是影响大豆生产潜力的重要因素。大豆是典型的短日照作物，对光周期极为敏感，所以光周期调控开花不仅影响大豆的种植适应性，而且决定生育期和产量。大豆种子在植株上的着生方式有别于水稻、小麦、玉米等作物，所以株型调控机制还不能盲目借鉴。因此，探索大豆开花期和株型调控基因对农业生产与保障国家粮食安全具有重要意义。

近日，广州大学孔凡江/刘宝辉团队克隆了调控大豆开花期和单株产量的新基因TOE4b，并对其影响光周期调控开花期的分子机制及其潜在应用价值进行了深入研究。该成果为大豆产量的分子改良提供了基因储备和材料基础。相关研究成果在线发表在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上。

该团队利用基因组学和生物信息学相结合的方法挖掘出在高纬度地区调控大豆开花期的新位点Tof13，通过群体遗传学、基因编辑和过表达转基因材料证实该位点由AP2/ERF转录因子TOE4b所编码（图1）。进一步分子机制解析表明TOE4b直接结合大豆成花素基因FT2a和FT5a启动子，抑制其转录，从而实现延迟大豆开花。

图1 大豆开花期新位点Tof13的鉴定与分析

功能验证发现过表达TOE4b基因不仅显著延迟开花期，而且大豆株型也发生了变化，田间表现为株高适当降低、节数和分枝增加、平均节间距缩短，从而单株荚数增加，最终单株产量增加（图2），表明TOE4b为多效性基因。进一步分析发现，该基因在大豆的纬度适应性过程中受到了选择，TOE4bH4等位变异从低纬度到高纬度的地理分布逐步增加，提高了大豆高纬度地区的适应性（图3）。以上研究为大豆产量分子育种提供了理论依据和育种资源，对今后开发具有生态适应性并高产的大豆品种具有非常重要的意义。

图2 TOE4b过表达株系在石家庄的田间表型

图3 TOE4b不同等位变异的分布规律

广州大学分子遗传与进化创新研究中心博士生李海洋、博士后杜海平和硕士生黄泽荣为论文的共同第一作者，广州大学刘宝辉教授、孔凡江教授和赵晓晖副教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、广东省基础与应用研究重大专项、广州市科技计划项目资助。