研究發現控制大豆耐密株型的關鍵基因CSA1

華南農業大學農學院教授葛良法/蔡占東成功鑒定到控制大豆株型收斂性和耐密性的關鍵基因Compact Shoot Architecture 1（CSA1），并創制出耐密高產大豆新種質。相關成果近日發表于《植物通訊》（Plant Communications）。

栽培大豆源自野生大豆。野生大豆具有分枝角度大、株型發散、莖蔓生等特征，而栽培大豆則表現為分枝角度小、株型收斂、直立生長。收斂株型不僅占地小，還具備耐密植、增產潛力大等優勢，是現代大豆育種的重要目標。從發散株型到收斂株型的轉變是大豆馴化的關鍵事件之一。然而，與水稻、玉米等作物相比，大豆株型馴化的遺傳機制研究仍相對不足，核心基因尚未完全揭示。

依托大規模大豆種質資源的分枝角度表型與基因型數據，研究人員通過全基因組關聯分析，成功鑒定了控制大豆分枝角度和株型收斂性的關鍵基因CSA1。CSA1是水稻分蘗角度關鍵基因Tiller Angle Control 1（TAC1）的同源基因，在大豆馴化過程中受到強烈選擇，核苷酸多態性大幅度下降，群體分化指數Fst高達0.8。基因編輯驗證顯示，csa1編輯體的分枝角度明顯減小，株型更為收斂。

田間試驗發現，在低密度下，csa1編輯體由于株型過于收斂，產量略低于野生型；但隨著密度升高，野生型植株間競爭加劇，產量先升后降；而csa1編輯體因株型緊湊可充分利用空間，產量隨密度上升持續提高，并超過野生型，表現出顯著的耐密植和增產優勢。不同大豆品種均存在適宜的種植密度，csa1突變可顯著提升其密植適應性和產量潛力。

該研究為創制耐密、高產大豆種質資源提供了新的基因靶點，具有重要的意義。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101538