大豆長童期 （LJ）性狀在上世紀70年代被發(fā)現(xiàn)，并成功應(yīng)用于低緯度地區(qū)大豆育種。LJ性狀的導(dǎo)入使大豆在低緯度得以快速擴張和推廣。上世紀90年代，研究發(fā)現(xiàn)J是控制大豆LJ性狀的關(guān)鍵位點，然而其編碼基因和分子調(diào)控機制一直未明確。日前，中科院東北地理所劉寶輝、孔凡江團隊與中科院其他團隊合作在大豆生態(tài)適應(yīng)性機制方面取得進展，相關(guān)成果發(fā)布于《自然—遺傳學(xué)》上。
研究團隊通過正向遺傳學(xué)的方法圖位克隆了J基因，發(fā)現(xiàn)J基因是擬南芥ELF3的同源基因，通過功能互補實驗和近等基因系等方法驗證了基因的功能，且在低緯度條件下（短日照條件），突變型J與野生型J相比能提高大豆產(chǎn)量達30%~50%。進一步研究表明，在短日照條件下，J蛋白能夠與大豆光周期開花的核心調(diào)控因子E1啟動子的LUX結(jié)合元件直接結(jié)合，進而抑制E1基因的表達，從而解除了E1對FT的抑制，促進FT基因的表達上調(diào)。群體遺傳學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，J基因在適應(yīng)低緯度大豆品種中至少存在著8種功能缺失型等位變異。J基因多種變異的產(chǎn)生是大豆適應(yīng)低緯度地區(qū)和產(chǎn)量增加的重要進化機制，低緯度地區(qū)的環(huán)境壓力是J基因產(chǎn)生變異的主要驅(qū)動力。這些等位變異對大豆在低緯度地區(qū)的推廣和大豆生產(chǎn)中將起到重要的作用。
