大豆产业关乎国家粮食安全。氮肥对提高大豆产量至关重要，然而，过量施用氮肥又会导致水体富营养化和土壤板结等一系列问题，不符合农业高质量绿色发展目标。大豆根瘤的固氮功能不仅为解决这些问题提供新途径，而且培育高效固氮新种质亦是实现大豆高产、优质的重要途径之一。

近日，国际高影响力杂志 Plant Biotechnology Journal在线发表了我院大豆遗传育种团队题为“ A small heat shock protein, GmHSP17.9, from nodule confers symbiotic nitrogen fixation and seed yield in soybean”的研究论文。该研究首次报道小热激蛋白GmHSP17.9在大豆根瘤特异表达；基因编辑和转基因植株表型鉴定证实该蛋白调控根瘤发育及生物固氮；通过液相质谱分析发现了GmHSP17.9的互作蛋白GmNOD100，进一步揭示了GmHSP17.9在根瘤中的分子调控机理，为创制大豆高固氮新种质提供了新的理论依据和资源。

GmHSP17.9在大豆根瘤特异表达。实时定量及GmHSP17.9-GUS转基因毛根表明GmHSP17.9在根瘤中高表达，且随着根瘤的生长发育表达量逐渐升高；GmHSP17.9-GUS转基因根瘤的石蜡切片及原位杂交结果表明GmHSP17.9在根瘤侵染区特异表达。

GmHSP17.9调控根瘤发育及生物固氮。通过CRISPR-Cas9技术获得转基因突变体hsp17.9-1和hsp17.9-2，在相同条件下，与野生型相比，根瘤生长发育及固氮能力明显降低，进而影响了大豆产量。

发现GmHSP17.9能与蔗糖合酶GmNOD100互作，揭示了GmHSP17.9分子调控机理。生理生化测定结果表明，突变体hsp17.9-1和hsp17.9-2的根瘤中蔗糖合酶活性及产物UDP-葡萄糖较野生型显著降低，进而影响TCA循环，减少根瘤能量供应，显著影响根瘤的发育及固氮能力。

                         GmHSP17.9在根瘤中特异表达及转基因表型鉴定

博士研究生杨占武为第一作者，杜汇副教授为并列第一作者，张彩英教授为通讯作者。团队成员李喜焕教授、李文龙副教授和孔佑宾博士共同参与了该项研究。该研究得到河北省科技支撑计划（17927670H 和16227516D-1）和河北农业大学海外留学博士专项（ZD201602）资助。

相关论文信息：

https://DOI: 10.1111/pbi.13698