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大豆(Glycine max(L.)Merr.)是典型的短日植物,对光周期反应敏感,在短日照条件(SD)下花期提前,而在长日照条件(LD)下,花期显著延迟。大豆开花期和成熟期因受种植区域生长季节日照长度的影响严重,适宜种植区域普遍比较狭小,光周期反应特性是影响大豆品种区域适应性的重要因素。在拟南芥中,FLOWER LOCUS T(FT)是多条开花通路信号的整合因子。目前,大豆中发现了十个FT的同源基因,其中,GmFT2a和GmFT5a已被证实为主要的开花促进因子。本研究的目的在于剖析GmFT2a和GmFT5a在SD和LD条件下促进开花的遗传效应差异。大豆GmFT2a和GmFT5a编码区保守,缺少天然的突变体材料。本研究利用CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术对GmFT2a和GmFT5a进行定点敲除,创制突变体材料。研究结果显示:CRISPR/Cas9在GmFT2a的三个靶点的定点突变效率为36.7%-52.8%,在GmFT5a两个靶点处的突变效率分别为73.7%和70.8%。CRISPR/Cas9在靶点处引入少量碱基的插入和缺失,导致移码突变,产生提前终止密码子,从蛋白水平破坏了基因功能。同时发现,ft2a突变体中的GmFT2a和ft5a突变体中的GmFT5a表达量水平均降低。在T1和T2代中筛选获得了发生定点突变而不携带转基因元件的突变体,并将纯合的ft2a和ft5a突变体杂交,创制了ft2a ft5a双基因突变体。通过串联两个sgRNA表达盒于一个载体上同时靶向两个位点的策略,在GmFT2a中实现了599-1618 bp和超过4.5 kb的长片段删除,效率分别为15.6%和12.1%;在GmFT5a中实现了1069-1161 bp的长片段删除,效率为15.8%。T2代不携带转基因元件的GmFT2a突变体(1618 bp长片段删除)在人工控制的LD和SD条件下均显著晚花。本研究中还创制了GmFT2a和GmFT5a的过表达植株。在LD和SD条件下进行的表型鉴定结果显示:与野生型相比,GmFT2a过表达植株在SD和LD条件下均早花,而GmFT5a过表达植株只在LD条件下早花,在SD条件下没有花期表型差异。在SD条件下,ft2a突变体晚花5.9天;ft5a突变体花期没有显著差异;ft2a ft5a双突变体晚花31.3天。在LD条件下,ft2a突变体晚花3.6天;ft5a突变体晚花76.2天;ft2a ft5a双突变体超过150天仍未开花。结果表明,GmFT2a和GmFT5a在大豆的花期调控中存在功能互补。虽然都是主要的开花促进基因,但在长、短日照条件下的开花促进效应差异较大:在SD条件下,GmFT2a的开花促进效应比GmFT5a更强,而GmFT5a在LD条件下的开花促进效应更强。ft2a ft5a双突变体在SD条件下57.4天开花,晚花31.3天;株高较野生型显著提高;野生型节数为10.3个,ft2a ft5a双突变体节数显著增加,为20.0个;野生型的单株荚数和粒数分别为11.9个和27.7个,ft2a ft5a双突变体因在叶腋处产生很多新的分枝,单株荚数和粒数显著增加,分别为54.7个和106.3个。由此可见,ft2a ft5a双突变体能为适应低纬度地区的大豆品种改良研究提供材料。