(資料圖片僅供參考)
9月3日,記者從西南大學(xué)獲悉,該校油菜分子生物學(xué)研究團(tuán)隊李加納教授、曲存民教授,通過對甘藍(lán)型油菜黃籽GH06和黑籽ZY821高質(zhì)量基因組的組裝,成功克隆了一個控制油菜種皮色澤的重要基因,并解析了其參與調(diào)控種皮色澤形成和類黃酮代謝的分子機(jī)制,為油菜品質(zhì)性狀改良提供了新的分子策略。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際期刊《自然·通訊》。
油菜是我國重要的油料作物,也是食用植物油和飼用蛋白的重要來源。然而,油菜種子中富含的色素與多酚物質(zhì)不僅參與非營養(yǎng)物質(zhì)的積累,直接影響種皮發(fā)育中色澤的變化,還嚴(yán)重影響了菜籽油品質(zhì)和餅粕飼用價值。相關(guān)研究表明,黃籽甘藍(lán)型油菜具有種皮薄、含油量高、榨取的油質(zhì)清澈、原油中色素含量少等一系列優(yōu)點。因此,黃籽性狀是油菜品質(zhì)改良的重要目標(biāo)之一。
然而,自然界中不存在天然的黃籽種質(zhì),黃籽品系主要通過蕓薹屬作物種間雜交獲得,易受環(huán)境因素影響。前期實驗室研究證明,影響粒色變化的色素差異物質(zhì)及其衍生物可通過類黃酮途徑的多個分支形成,涉及多個基因參與調(diào)控,但具體的調(diào)控機(jī)制不清楚,因此培育穩(wěn)定遺傳的黃籽優(yōu)異品系較為困難。
此次研究人員通過二代和三代基因組測序,結(jié)合Hi-C技術(shù)輔助組裝,獲得甘藍(lán)型油菜黃籽GH06和黑籽ZY821高質(zhì)量基因組圖譜。在對粒色性狀傳統(tǒng)QTL定位基礎(chǔ)上,結(jié)合基因組、轉(zhuǎn)錄組等多組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)編碼R2R3-MYB型轉(zhuǎn)錄因子的BnA09MYB47a是控制黃籽性狀的主要候選基因。
研究人員發(fā)現(xiàn)該候選基因與油菜種皮色澤呈現(xiàn)正相關(guān),還影響了蕓薹屬作物種皮色澤性狀的重要組成成分表兒茶素、山奈酚、異鼠李素和花青素苷及其衍生物等類黃酮代謝產(chǎn)物的合成。
該研究豐富了甘藍(lán)型油菜的參考基因組數(shù)目,特別是繼唯一已公布的No2127黃籽參考基因組之后,補(bǔ)充了新的黃籽基因組。這為黃籽和黑籽油菜基因組深入研究,優(yōu)異基因資源的挖掘利用,培育高商業(yè)價值的油菜,促進(jìn)蕓苔屬作物中黃酮類化合物合成代謝調(diào)控的分子機(jī)制研究提供了理論依據(jù)和資源。(記者雍黎)
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