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多彩油菜花不是梦:华中农大油菜团队在花色形成机制研究中取得新进展

核心提示: 近日,国际学术期刊The Plant Journal正式刊出了我校傅廷栋院士团队题为“Gene silencing of BnaA09.ZEP and BnaC09.ZEP confers orange color in Brassica napus flowers”的研究论文。该研究结果为揭示油菜花色形成的分子机制提供了理论基础,为利用生物工程技术改良油菜花色,创造多彩油菜种质资源提供理论依据。

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南湖乐赢棋牌招商网讯(通讯员 叶沈华)近日,我校油菜遗传育种傅廷栋院士团队在国际学术期刊The Plant Journal 颁发了题为“Gene silencing of BnaA09.ZEP and BnaC09.ZEP confers orange color in Brassica napus flowers”的研究论文。该研究表白,甘蓝型油菜中编码玉米黄质环化酶(ZEP)的两个同源基因BnaA09.ZEP 和 BnaC09.ZEP同时突变会影响花瓣中类胡萝卜素的生物合成,从而导致黄花转变成橙花。该结果为揭示油菜花色形成的分子机制提供了理论基础,为利用生物工程技术改良油菜花色,创造多彩油菜种质资源提供理论依据。

近年来,油菜花旅游业蓬勃发展,油菜不雅观赏性状的遗传改良也逐渐受到科研工作者的重视。虽然目前已知油菜黄花表型主要由类胡萝卜素决定,但除了该团队在2015年报道过的白花基因,鲜有研究对油菜花色基因进行了克隆和功能研究。

该研究通过图位克隆的方法分离鉴定了甘蓝型油菜花色关键基因BnaA09.ZEP 和 BnaC09.ZEP,并研究了其功能。ZEP基因在甘蓝型油菜中有四个同源拷贝, BnaA09.ZEP和BnaC09.ZEP主要在花中表达,而BnaA07.ZEP和BnaC07.ZEP在叶片中优势表达。转基因互补和CRISPR实验表白,BnaA09.ZEP和BnaC09.ZEP同时沉默导致花色由黄花突变为橙花,单个BnaA09.ZEP或BnaC09.ZEP的导入可使花色恢复为黄色,暗示了ZEP基因在油菜中存在功能冗余和器官特异的功能分化。HPLC、转录组和代谢组结果表白,BnaA07.ZEP和BnaC07.ZEP的沉默可能引起了类胡萝卜素合成路径的反馈调节,α-胡萝卜素和β-胡萝卜素支路的关键基因均发生了显著的表达变化,从而使得紫黄质的生物合成大大减少,而叶黄素大量积累,花色呈现橙色;另一方面,这两个基因的突变也导致类黄酮合成路径关键转录因子和结构基因发生显著的表达变化,不同颜色的花瓣中类黄酮组分也有很大差异,暗示了类胡萝卜素和类黄酮合成路径的协调调控。

华中农大植物科学技术学院博士研究生刘英军为论文第一作者,文静副教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家留学基金办理委员会、现代农业产业技术体系等项目帮助。

论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14970

审核人:文静 熊秋芳

责任编纂:刘涛