本研究揭示了GmCCS基因优异自然变异在大豆产量和生长调控中的关键作用,属于生物技术领域。通过对GmCCS基因在1025份大豆种质资源群体中的分析,发现其变异对大豆产量和生长具有显著影响,为大豆遗传改良提供了重要基因资源。
背景技术
大豆( Glycine max
)是我国重要的农作物之一,居水稻、小麦、玉米之后位列第四位,其产量的提升对于国家粮食安全、经济发展、食品工业、饲料产业、国际贸易以及环境保护等多个方面具有深远的影响。大豆是食品工业和饲料产业的重要原料,随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高,人们对高品质农产品的需求日益增长。同时,养殖业和饲料业对大豆的需求急剧上升,导致大豆的进口量持续增加。据海关总署发布的数据显示,2023年中国大豆进口量达到了9940.9万吨,而国内生产量仅为2084万吨,供需矛盾十分突出。因此,通过科技创新提高大豆产量和品质,对确保未来我国大豆供应链的稳定具有重要意义。
分子伴侣蛋白(molecular chaperone protein)是胞浆中的一种蛋白质,通过消耗ATP协助新生的多肽链折叠并组装成稳定且有生物活性的结构,使变质的蛋白质恢复活性,促进蛋白多聚体组装。而转运Cu2+
的铜/锌超氧化物歧化酶伴侣蛋白(CCS)将铜送至脱辅基的Cu/Zn超氧化物歧化酶,使其蛋白能进行正常的组装,进而发挥铜锌超氧化物歧化酶的功能。在前人的研究中,逆境胁迫下铜/锌超氧化物歧化酶(CSDs)与超氧化物歧化酶SODs其他成员间存在互补机制,即当CSDs的活性降低时,另外的成员会补充被抑制的酶活,从而提高总酶活,并清除H2
O2
的积累,增强植物的抗逆性,反之超表达CSDs时,其他成员被抑制,总酶活降低。然而,相较CSDs,负责运输Cu2+
的铜/锌超氧化物歧化酶伴侣蛋白CCS参与调节植物生长发育的研究较少。前人研究表明,在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,超氧化物歧化酶伴侣蛋白CCS及其相关的铜离子代谢在拟南芥的生长发育和抗逆性中扮演着重要角色,铜离子的稳态对于植物的正常生理代谢至关重要,而CCS在维持这一稳态中发挥着核心作用。通过调节CCS及其相关蛋白的表达和活性,可以影响拟南芥对环境的响应。然而,该基因在大豆中的研究报道较少,其是否参与调控大豆产量及植株的生长发育过程尚不明确。
实现思路