大豆是世界上最重要的油料作物之一，也是豆制食品加工业的重要原料。中国作为大豆的最大消费国和进口国，近年来面临着大豆供需失衡的重大挑战。转录因子作为植物体内调控基因表达的“指挥官”，在调控植株生长发育、响应外界环境等生物学过程中发挥着至关重要的作用。全面解析大豆转录因子的结合位点图谱及其调控网络，发掘调控重要农艺性状的关键转录因子，对于培育高产优质大豆新品种至关重要。
近日，南京农业大学宋庆鑫团队与中国农业科学院油料作物研究所曹东团队合作在Genome Biology杂志发表了题为Transcriptional regulatory network reveals key transcription factors for regulating agronomic traits in soybean的研究论文，该研究构建了大豆转录因子的全基因组结合位点图谱和转录因子-靶基因调控网络，并基于该网络发掘出调控大豆籽粒含油量的关键转录因子。
该研究通过DNA亲和纯化测序技术（DAP-seq）获得148个与大豆生长发育、生物和非生物胁迫响应、营养元素利用相关转录因子的全基因组结合图谱（图1）。研究发现转录因子结合位点包含的稀有变异多于其他基因组区域，并且其DNA甲基化差异参与介导大豆全基因组复制基因的表达偏向。
图1 大豆全基因组转录因子结合图谱构建
整合148个转录因子的全基因组结合图谱以及已发表的多种组学数据，该研究构建了一个较为完整的大豆转录因子-靶基因调控网络（SoyGRN）。该网络涵盖了大豆全基因组3188个转录因子和51665个目标基因之间的244万个调控关系，为深入解析大豆转录调控提供了有力工具。基于SoyGRN，揭示了与多种农艺性状紧密相关的遗传位点内的候选转录因子,为大豆育种和品种改良提供了重要基因资源。预测了调控种皮颜色、籽粒含油量等关键农艺性状的重要转录因子，并利用前期构建的大豆突变体库以及基因编辑技术，发现植物特有的SBP家族转录因子中的多个成员调控大豆籽粒含油量性状（图2）。为了方便广大研究人员利用SoyGRN，本研究开发了一个用户友好的交互式网站SoyTFBase（http://www.soytfbase.cn），方便查询转录因子的靶基因信息。
图2 SBP家族转录因子参与调控大豆籽粒含油量
综上所述，该研究通过多组学联合分析和遗传学实验构建了大豆转录因子调控网络，揭示了调控大豆籽粒含油量等重要农艺性状的关键调控基因，为高油高产大豆品种改良提供了重要基因资源。
南京农业大学钟山青年研究员焦武、博士研究生王芒芒、管乙键和中国农业科学院油料作物研究所郭葳为文章的共同第一作者，南京农业大学宋庆鑫教授和中国农业科学院油料作物研究所曹东研究员为共同通讯作者。研究得到了科技创新2030农业生物育种重大专项、国家重点研发计划揭榜挂帅项目和青年科学家项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1186/s13059-024-03454-w
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