我科研團(tuán)隊(duì)為油菜品質(zhì)改良提供基因基礎(chǔ)

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科技日?qǐng)?bào)記者 雍黎

27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(duì)李加納教授、曲存民教授通過(guò)對(duì)甘藍(lán)型油菜黃籽GH06和黑籽中油821高質(zhì)量基因組的組裝，圍繞控制種皮色澤主效QTL區(qū)間，成功克隆了一個(gè)控制油菜種皮色澤重要基因，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(guó)際期刊《自然·通訊》。

油菜是我國(guó)重要的油料作物，也是食用植物油和飼用蛋白的重要來(lái)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(yíng)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(jià)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(diǎn)，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(guò)蕓薹屬作物種間雜交獲得，易受環(huán)境因素影響。前期實(shí)驗(yàn)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(guò)類黃酮途徑的多個(gè)分支形成，涉及多個(gè)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(guò)二代和三代基因組測(cè)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(duì)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，為黃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(jià)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)制研究提供理論依據(jù)和資源。

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