大豆是全球重要的经济作物，兼具丰富的油脂、蛋白质含量，在人类健康、土壤肥化及生物燃料生产等领域发挥着关键作用。作为典型的短日照作物，大豆开花时间受光周期严格调控，这一特性极大限制了其在高纬度长日照地区的种植适应性与产量潜力。东北大豆种质资源是我国大豆产业的重要基因库，解析其开花期调控的遗传机制，对培育适应不同光周期的广适性高产大豆品种具有重要意义。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所在The Crop Journal在线发表了题为“Novel genetic loci regulate flowering time in the northeast soybean germplasm of China”的研究论文，研究团队通过整合关联分析、数量性状位点（QTL）分析、单倍型分析及候选基因验证等多种技术手段，在东北大豆开花期遗传调控研究中取得重要进展，相关研究成果为大豆光周期适应性育种提供了全新的基因资源与理论支撑。研究团队以200份东北大豆种质资源为研究材料，在黑龙江省佳木斯市和吉林省吉林市两地的4个环境下系统鉴定了开花天数（DTF）表型。表型分析显示，供试大豆材料的开花天数变异范围为25~62天，存在显著的基因型、环境及基因型×环境互作效应，广义遗传力达0.43，表明开花期性状受遗传因素与环境因素共同调控，且具有较强的遗传稳定性。

利用全基因组重测序技术，研究团队通过6种GWAS模型（MLM、CMLM、MLMM、BLINK、SUPER、FarmCPU）在4个单点环境及联合环境中进行关联分析，共检测到15个与开花期显著关联的SNP位点，分布于10条大豆染色体上。基于连锁不平衡衰减距离（202.4 kb），进一步鉴定出5个稳定表达的QTL位点（qDTF8、qDTF12、qDTF15.1、qDTF15.2、qDTF19），其中qDTF8、qDTF12、qDTF15.1和qDTF15.2为首次报道的新位点。

通过对5个稳定QTL区间的基因注释、GO富集分析及表达谱分析，研究团队筛选出20个候选基因，这些基因主要参与分生组织相变、激素信号传导（生长素、细胞分裂素、乙烯、油菜素内酯等）、蛋白质泛素化、磷酸化及脱落酸信号等开花相关生物学过程。qRT-PCR分析显示，6个候选基因在早花与晚花品种的V4期（开花前）和R2期（开花后）呈现显著差异表达。结合单倍型分析结果，最终确定14个基因为大豆开花期调控的潜在关键基因，其中Glyma.19g197600和Glyma.19g200700经表达分析与单倍型分析双重验证，被确认为核心候选基因。进一步研究发现，Glyma.19g197600存在4种单倍型，其中Hap_3与晚花表型相关且基因表达量最高，Hap_1与早花表型相关且表达量最低，表明该基因为早花表型的负调控因子。

单倍型地理分布分析显示，该基因的Hap_003单倍型在东北高纬度地区固定，Hap_002单倍型在南方低纬度地区富集，而原始单倍型Hap_001主要分布于黄淮海中纬度地区，揭示了该基因在大豆纬度适应性分化中的关键作用。此外，对已知开花调控基因（E1-E10、Tof11、Tof12等）的分析表明，E1、E2、E3、E8、E10和Dt2在东北大豆种质中发挥重要调控作用。研究为调控大豆开花天数（DTF）以适应不同光周期条件提供了宝贵的基因资源。

综上所述，该研究系统解析了东北大豆开花期调控的遗传基础，鉴定的新QTL位点与关键基因不仅丰富了大豆开花调控的分子机制，更为分子标记辅助育种提供了宝贵的基因资源。这些发现有助于培育适应短生长季、长日照条件的高产大豆品种，对推动大豆种植区域向北扩展、保障我国大豆产业安全具有重要的理论与实践意义。

中国科学院东北地理与农业生态研究所Javaid Akhter Bhat副研究员和于慧副研究员为该文共同第一作者，杨素欣研究员和冯献忠研究员为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金、生物育种国家科技重大专项、国家重点研发计划及吉林省科技发展计划等项目资助。