Hortic Res 精选2021 | 西南大学李名扬/郭余龙团队利用CRISPR/Cas9技术揭示矮牵牛花冠筒条纹的调控基因

花冠条纹是色素沿花冠维管束累积形成的网状条纹，是一类重要的观赏性状。矮牵牛(Petunia hybrida)是最常见的花坛观赏花卉，其花冠上能形成多种不同类型的条纹图案。有研究认为矮牵牛花冠筒条纹的形成受DPL(R2R3-MYB基因)调控，并且该结论已被多篇文献引用。然而，有遗传分析表明花冠条纹的形成与AN4(R2R3-MYB基因)存在紧密关联，但AN4是否参与矮牵牛花冠筒条纹形成尚不清楚。

2021年6月，Horticulture Research 在线发表了西南大学和重庆市花卉工程技术研究中心李名扬教授和郭余龙研究员等人题为CRISPR/Cas9-mediated targeted mutation reveals a role for AN4 rather than DPL in regulating venation formation in the corolla tube of Petunia hybrida的研究论文。

本研究以矮牵牛自交系Mitchell Diploid(MD)为材料，利用CRISPR/Cas9技术成功获得了dpl功能缺失突变体。通过对比突变体和野生型植株的表型发现，DPL功能缺失并不影响花冠筒条纹形成，但会导致花青素不能在花冠外侧合成；说明DPL实际控制花冠外侧表皮细胞中的花青素合成，而非此前认为的花冠筒内条纹的形成。此外，该研究发现AN4的时空表达模式与花冠筒内条纹形成呈正相关性；超表达AN4MD能促使花青素异位积累，表明AN4MD能编码具有激活花青素合成的功能蛋白；利用CRISPR/Cas9技术敲除AN4导致条纹不能在突变体花冠筒内形成。这些结果表明花冠筒条纹实际是由AN4调控。

综上所述，本研究结果重新定义了DPL和AN4在矮牵牛花冠中的功能；矮牵牛花冠筒条纹受AN4而非DPL控制，DPL实则调控花冠筒外侧表皮细胞的花青素合成。该结果将为揭示矮牵牛复杂花冠条纹图案形成的调控机制奠定分子基础。

本实验在西南大学园艺园林学院南方山地园艺学教育部重点实验室、重庆市花卉工程技术研究中心完成，博士生张彬为该论文第一作者，李名扬教授和郭余龙研究员为本文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31272199)、中央高校基本业务费项目(XDJK2020D038)的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41438-021-00555-6

转自：“园艺研究”微信公众号

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