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科技日報記者 雍黎
27日，記者從西南大學獲悉，該校油菜分子生物學研究團隊李加納教授、曲存民教授通過對甘藍型油菜黃籽GH06和黑籽中油821高質量基因組的組裝，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制，為油菜品質性狀改良提供了新的分子策略。相關研究成果發(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不僅參與非營養(yǎng)物質的積累，直接影響種皮發(fā)育中色澤的變化，還嚴重影響了菜籽油品質和餅粕飼用價值。相關研究表明，黃籽甘藍型油菜具有種皮薄、含油量高，榨取的油質清澈，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改良的重要目標之一。 然而，自然界中不存在天然的黃籽種質，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，結合Hi-C技術輔助組裝，獲得甘藍型油菜黃籽GH06和黑籽ZY821高質量基因組圖譜。在對粒色性狀傳統(tǒng)QTL定位基礎上，結合基因組、轉錄組等多組學分析，發(fā)現(xiàn)編碼R2R3-MYB型轉錄因子的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，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)價值的油菜，促進蕓苔屬作物中黃酮類化合物合成代謝調(diào)控的分子機制研究提供理論依據(jù)和資源。
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