大豆収量と品質向上に寄与するSW14遺伝子を特定(Researchers Identify Soybean Gene SW14 for Enhancing Soybean Yield and Quality)

2025-09-01 中国科学院(CAS)

中国科学院華南植物園の侯興亮教授らの研究チームは、大豆の種子サイズや油分・タンパク質含量を制御する新たな遺伝子「Seed Weight 14(SW14)」を特定した。研究成果は『Nature Communications』に発表された。ゲノムワイド関連解析(GWAS)と量的形質遺伝子座(QTL)解析により染色体14上のNF-YA転写因子遺伝子が同定され、機能解析の結果、SW14は種子重とタンパク質含量を増加させる一方、油分含量を抑制する二重の制御作用を持つことが判明した。他の主要農業形質には影響を与えない点も注目される。分子機構の解析では、SW14が種子発生の中心的因子LEC1ホモログ(GmLEC1a/b)と相互作用し、通常形成される非典型NF-Y複合体(GmLEC1–GmNF-YC2–GmbZIP67)を阻害することで、GmLEC1依存的な転写活性化を抑制することが明らかになった。さらに、優良アレルSW14H3が大豆の栽培化過程で人工選抜を受けており、収量向上に有望であると示された。本研究は中国の国家重点研究開発計画および国家自然科学基金などの支援を受けた。

<関連情報>

大豆におけるSW14遺伝子の自然対立遺伝子多型が種子重量と品質を決定する Natural allelic variation in SW14 determines seed weight and quality in soybean

Chunyu Zhang,Weijun Li,Cuirong Tan,Mingkun Huang,Huan Wu,Shu Liu,Hongjie Liu,Xiaoming Li,Yansong Miao,Baohui Liu,Fanjiang Kong & Xingliang Hou
Nature Communications  Published:29 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63582-0

大豆収量と品質向上に寄与するSW14遺伝子を特定(Researchers Identify Soybean Gene SW14 for Enhancing Soybean Yield and Quality)

Abstract

Seed weight and oil/protein content are critical agronomic traits that determine soybean yield and quality. However, the key genes controlling these traits and the underlying regulatory mechanisms remain poorly understood. Here, we performed a combination of genome-wide association study and quantitative trait loci (QTL) mapping with seed weight variations, and identified a Nuclear Factor-YA (NF-YA) gene on chromosome 14 that positively regulates seed weight and protein content while negatively regulating oil content without affecting other agronomic traits, designated as Seed Weight 14 (SW14). SW14 physically interacts with GmLEC1a/b, the soybean orthologs of the central regulator of plant seed development, Leafy Cotyledon1 (LEC1), to disrupt the formation of a non-canonical NF-Y complex comprising GmLEC1, GmNF-YC2, and GmbZIP67, thereby inhibiting the GmLEC1-mediated transcriptional activation involved in seed development process. Natural allelic variations in SW14 affect the stability of the SW14 protein, which in turn confers varied seed weight and oil/protein content in soybean. Further analysis demonstrates that the elite SW14H3 allele has undergone artificial selection during domestication and holds potential for improving yield in soybean. Collectively, our findings provide insights into the molecular basis that specifically regulates seed weight and quality, offering a potential strategy for overcoming tradeoff effects and facilitating high-yield breeding in soybean.

1202農芸化学
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