大豆生育期基因E1主要调控大豆的开花期及成熟期。本研究拟在对E1启动子区域的分子信息学研究的基础上,对E1基因的表达日节律变化及品种的E1基因表达的特点等进行相关研究,揭示E1基因表达的调控机理与E1基因的功能。主要研究结果如下:1.明确了大豆E1基因的表达节律研究通过每2小时取样来研究E1基因的日节律变化规律,在长日照条件下,E1基因的表达呈现双峰型,第一个高峰为黎明(光照)后2小时,第二个高峰的出现时间与其一致,为光照后16小时(为光照和黑暗的交替时间点)。相应地E1基因表达的日节律出现两个低谷,分别是光照后8~12小时和20~24小时。与之前的研究(Xia等,2012a)相比,第一高峰出现的时间提前了2个小时左右,这种差异可能是来自于取样间隔时间上的差异。通过连续光照及连续黑暗试验表明,光照条件能够促进E1基因的表达量,相反连续的黑暗条件能抑制E1基因的表达,致使其表达极低。长日照条件下E1基因的表达量的双峰型日节律变化规律及长短日照条件下表达量的巨大差别,主要受光反应调控,同时亦受制于生物钟节律。2.对E1基因上游序列进行生物信息学分析和5’侧翼序列缺失表达分析及酵母单杂交筛选上游结合因子对大豆E1基因及其两个同源基因的5’侧翼序列进行生物信息学分析,确定与光反应及生物钟节律相关的顺式作用元件是研究E1基因调控的基础。结果发现三个拷贝的上游序列-326bp~-1bp相似性大于85%。将E1基因5’侧翼序列的不同区段连接植物表达载体转化拟南芥,结果显示在E1基因上游-288bp~-1bp的区段就存在光反应特性。试验以E1基因和其两个同源基因相似性最大的-326bp~-1bp区段除去5’UTR序列-157bp~-1bp后的-326bp~-154bp区段为重点序列构建诱饵载体进行酵母单杂交试验,经酵母自激活检验后,以E1基因上游的两区段-288bp至-154bp与-364bp至-257bp序列为诱饵,利用酵母单杂交技术来筛选大豆的基因表达文库,鉴定出与其相互作用的结合蛋白。对候选结合蛋白进一步鉴定及相关的作用机理研究对明确E1基因的调控机理具有重要的意义。3.研究了不同遗传因素对E1基因表达的影响本研究以Kariyutaka(E1,E2-in,e3-T,e4)×垦丰18(E1,e2-ns,E3-Ha,E4)杂交群体后代为试验材料,在哈尔滨试验田(45o70’N,126o64’E)和海伦试验基地(47o26’N,126o38’E)种植,研究不同的E2、E3和E4的基因型组合对E1基因表达量的影响。试验结果显示,E1基因的表达丰度与开花期显著相关,在哈尔滨和海伦地区,E2、E3和E4基因为隐性纯合基因型的植株中E1基因表达量高于显性纯合植株中E1基因的表达量。单因素方差分析结果显示,在哈尔滨地区,E3基因和E4基因对E1基因表达量的影响小于E2基因的作用;而在较高纬度的海伦地区,E3基因和E4基因对E1基因表达量的影响大于E2基因的作用。试验说明E1基因的表达量直接影响植物开花期,而包括E2、E3、E4和未知基因在内的遗传因素可能通过调控E1基因的表达量来间接调控大豆开花时间。4.研究了E1基因突变型e1-b3a的亚细胞定位并进行功能验证在烟黄3号品种中发现了一个E1基因的新型基因型,B3结构域的中间位置发生了5bp突变,并产生终止密码子,定名为e1-b3a。在哈尔滨地区,e1-b3a的开花期较E1基因型提前30天,在淮安地区约提前10天。亚细胞定位研究表明,e1-b3a蛋白主要定位于细胞核中,这一亚细胞定位特性与E1蛋白相似而不同于e1-as蛋白。对e1-b3a基因型的相关研究,证明了B3结构域对E1基因的生物学功能具有重要作用。在大豆品种中现已发现了E1基因具有多个基因型,说明E1位点经历了较强的自然选择与人工选择。本研究揭示了E1基因的中枢调节功能,E1基因的多种功能相异的基因型及其不同的表达水平均影响着大豆的开花期。以E1基因的为中心的大豆生育期基因的调控网络赋予大豆品种具有能够适应不同的纬度及生态环境的光周期长度的生态适应性。