敲除一个基因，大豆总异黄酮含量提高15%！

2024年12月9日，中国农业科学院作物科学研究所大豆育种技术创新与新品种选育创新团队，在大豆中利用多组学测序技术结合基因编辑/遗传转化方法成功鉴定出一个调控籽粒异黄酮积累的关键基因 GmMYB77，阐明了该基因调控大豆异黄酮积累的分子机制。相关研究成果在线发表在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》（IF=10.1）上。

研究背景

大豆是重要的粮饲兼用和油料作物，富含异黄酮、叶酸、维生素E、皂苷等多种生物活性物质。其中，异黄酮作为重要的生物活性物质，在人体中具有抗氧化、抗肿瘤等作用，对前列腺癌和乳腺癌等癌症、心血管疾病、骨质疏松症均有预防或抑制效果。目前，异黄酮合成代谢途径中的关键合成酶相对清楚，但合成代谢调控网络尚不明确。
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研究方法及结果

本文采用了多种方法来研究GmMYB77的功能和机制：

基因鉴定

通过对1551个大豆品种的种子异黄酮含量进行高效液相色谱（HPLC）分析，构建高低异黄酮含量的极端池进行BSA-seq分析，确定候选基因GmMYB77。

转录因子表达分析

使用RT-qPCR分析GmMYB77在不同大豆组织中的表达情况，结果显示其在根部的表达水平较高。

功能验证

通过转基因大豆验证GmMYB77的功能，结果表明GmMYB77的过表达显著降低了异黄酮含量，而RNA干扰（RNAi）则导致异黄酮含量显著增加。

结合位点分析

通过双荧光素酶报告基因实验和电泳迁移率变化实验（EMSA），确定GmMYB77直接结合GmIFS1、GmIFS2、GmCHS7和GmCHS8的启动子区域，抑制其转录活性。

优点与创新

一、本研究首次识别了一个新的R2R3-MYB转录因子GmMYB77，揭示了其在大豆异黄酮积累中的负调控作用，为大豆营养品质的改良提供了新的基因靶点。

二、结合了大规模分离分群体析（BSA-seq）和全基因组关联研究（GWAS），有效地识别出与异黄酮含量相关的关键基因，方法创新性强。

三、研究结果显示，GmMYB77通过直接结合关键基因的启动子区域，抑制其表达，明确了转录因子在异黄酮生物合成途径中的调控机制。

四、利用多组学技术，结合基因编辑/遗传转化最终成功确定和性状相关基因。

随着测序成本的降低及整体科研水平的提升，只依赖转录组测序或多组学联合挖掘到候选基因，后续只做基因表达量验证（qPCR）是远远不够的。找到关键基因后，全面且系统的基因功能验证方案也是高分SCI浓墨重彩的一部分。国家对生物育种越来越重视，要想做生物育种（后期会结合AI做智慧育种），基因编辑和遗传转化是绕不开的。我司优势：