大豆可傳導(dǎo)開花物質(zhì)決定品種的適應(yīng)范圍和產(chǎn)量

大豆對光照、溫度等環(huán)境因子很敏感，鮮少有適應(yīng)大范圍地區(qū)種植的品種出現(xiàn)。解析控制大豆適應(yīng)性的生理本質(zhì)、培育廣適應(yīng)大豆品種一直是植物生理學(xué)家和農(nóng)學(xué)家夢寐以求的研究方向和育種目標(biāo)。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆分子育種課題組，長期從事大豆個體發(fā)育研究，近年來對大豆光周期反應(yīng)的生理和分子機制進行研究，取得了重要進展。近日，他們在《作物學(xué)報》2011年第4期發(fā)表論文“大豆嫁接體系中砧木或接穗保留葉片數(shù)對接穗生長發(fā)育的影響”，報道了大豆在開花物質(zhì)方面的最新研究結(jié)果。

他們利用了嫁接的方法，以大豆早熟品種黑河27為砧木，晚熟品種自貢冬豆為接穗，通過嫁接并結(jié)合去葉處理，創(chuàng)造砧木和接穗葉片數(shù)各不相同的嫁接體，觀察砧木及接穗的葉片數(shù)目對接穗發(fā)育的效應(yīng)，分析大豆葉片中可傳導(dǎo)開花誘導(dǎo)物質(zhì)和抑制物質(zhì)的有無、作用方式及其對植株發(fā)育的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在長日照(16小時)條件下，與黑河27嫁接，導(dǎo)致自貢冬豆接穗開花，而自體嫁接的自貢冬豆在試驗結(jié)束前(＞120天)仍未開花，說明在非誘導(dǎo)光照條件(長日照)下，早熟品種黑河27的葉片可產(chǎn)生可傳導(dǎo)的開花促進物質(zhì)，并通過嫁接傳導(dǎo)至晚熟品種自貢冬豆的頂端分生組織，誘導(dǎo)了原本不能開花自貢冬豆的開花，誘導(dǎo)接穗開花的能力大小與其所保留的葉片數(shù)目呈正比，證明可傳導(dǎo)物質(zhì)對大豆開花的促進作用存在劑量效應(yīng)。晚熟接穗的葉片在長日照下可產(chǎn)生開花抑制物質(zhì)。接穗上的花朵和莢果數(shù)目與其保留葉片數(shù)呈反比，證明開花抑制物質(zhì)阻止生殖器官的發(fā)育，且其作用也具有劑量效應(yīng)。

揭示大豆生長發(fā)育過程中，葉片根據(jù)光周期信號的變化，調(diào)節(jié)開花促進物質(zhì)和開花抑制物質(zhì)的多少和比例，進而協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長的進度。

這項研究為改良大豆生育期、拓寬品種適應(yīng)范圍方面指明了方向。大豆育種家可通過遺傳操作的方法，調(diào)控大豆植株中這兩類物質(zhì)產(chǎn)生的時間和數(shù)量，設(shè)計出生育期符合育種家愿望新品種。這項研究還為認識作物經(jīng)濟產(chǎn)量形成提供了新的視角。一般認為，作為源器官的葉片越多，越有利于增加作物的經(jīng)濟產(chǎn)量。但這項研究告訴我們，開花促進物質(zhì)和抑制物質(zhì)協(xié)調(diào)源庫關(guān)系，共同控制光合產(chǎn)物在源器官和庫器官之間的分配比例，對作物的經(jīng)濟產(chǎn)量至關(guān)重要。

本研究得到國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目、國家自然科學(xué)基金計劃項目和農(nóng)業(yè)部財政部現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資助。