沈阳农业大学祝朋芳教授团队在挖掘和鉴定羽衣甘蓝表皮蜡量关键基因方面取得进展

羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）兼具食用性与观赏性，由于其富含大量营养物质如硫代葡萄糖苷、酚类化合物和类胡萝卜素等被用做叶类蔬菜；同时因其叶色丰富、叶形多样，也作为优良耐寒观叶花卉被广泛应用于园林绿化。羽衣甘蓝表皮蜡可以增强其对环境压力的耐受性，一般蜡量多的羽衣甘蓝外叶通常呈浅绿色，而无蜡突变植株的外部叶片通常具有光泽并且呈深绿色，此外，蜡量也是影响其采后储存能力的关键因素，因此，探索控制蜡量性状的关键基因对羽衣甘蓝新品种选育具有理论指导作用。

近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）沈阳农业大学祝朋芳教授团队题为Inactivation of BoORP3a, an oxysterol-binding protein, causes a low wax phenotype in ornamental kale的研究论文。该研究揭示了BoORP3a基因具有控制羽衣甘蓝叶表皮蜡量性状的功能。

甾醇是重要的细胞成分，在蜡、纤维素、木质素和植物激素油菜素类固醇的生物合成中起重要作用。拟南芥ORP3a是一种甾醇结合蛋白，可能参与甾醇从内质网的输出以及在内质网和高尔基体之间的循环。课题组前期以羽衣甘蓝深裂叶缘低蜡自交系‘F0819’和光滑叶缘高蜡自交系‘S0835’为亲本构建了F2遗传分离群体，基于全基因组重测序与染色体精细定位，在候选区间中发现了一个编码甾醇结合蛋白的基因BoORP3a，基于ORP3a的功能，我们推测其可能在羽衣甘蓝表皮蜡积累中起作用。

为验证这一假设，本研究通过扫描电镜观察比较了两种不同蜡量羽衣甘蓝自交系叶表皮蜡沉积和分布模式。在两自交系中克隆了BoORP3a基因，结果发现在高蜡系 S0835 和低蜡系 F0819 之间存在12个SNP，其中6个非同义SNP，导致了5处氨基酸替换，并且将其编码蛋白定位于内质网和细胞核。此外，我们利用自主构建的羽衣甘蓝遗传转化体系，通过CRISPR/Cas9技术对‘S0835’中的BoORP3a基因进行敲除，敲除突变体呈现低蜡表型，验证了BoORP3a在羽衣甘蓝蜡量性状中的控制功能。BoORP3a基因功能的解析为探索羽衣甘蓝蜡量的调控机制奠定了理论基础，为进一步解析ORP基因家族的功能奠定了研究基础。

沈阳农业大学林学院已毕业硕士张思萌、在读博士生周福慧及在读硕士生刘铮为共同第一作者，祝朋芳教授为通讯作者，青年教师冯馨博士和在读博士生李亚殊也参与了部分研究。该研究得到了国家自然科学基金（32171850和31770739）的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac219

转自：“园艺研究”微信公众号

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