西南大学油菜团队揭示甘蓝型油菜裂角性状的调控机制

近日，西南大学油菜团队在Biotechnology for Biofuels and Bioproducts上在线发表题为“Comparative transcriptome and co-expression network analysis revealed the genes associated with senescence and polygalacturonase activity involved in pod shattering of rapeseed”的研究论文。该论文利用比较转录组、共表达网络和突变体分析，揭示了甘蓝型油菜裂角性状的调控机制，发现Bna.A05ABI5和Bna.C03ERF/AP2-3可能通过衰老相关机制调控角果开裂，为甘蓝型油菜高产遗传改良提供了新线索和理论。

油菜 (Brassica napus)是全球四大油料作物之一，也是我国主要的油料、饲料和能源作物。油菜角果在成熟后容易开裂，人工收获的损失率可达10%，机械联合收获籽粒损失率一般在15%左右，极端情况下籽粒损失可高达50%。油菜生产对适宜机械化收获的抗裂角新品种需求迫切。然而，甘蓝型油菜角果开裂的机制目前仍不清晰，需要挖掘更多调控油菜角果抗裂性的关键基因，解析其分子调控机制，完善调控网络以减少油菜产量的损失，这对提升油菜产能，保障国家粮油安全具有深远意义。

图1 易裂角和抗裂角甘蓝型油菜品种中裂角性状关键基因的比较

研究对一对裂角程度、木质素沉积和聚半乳糖醛酸酶活性方面存在显著差异的材料进行了6个角果发育的转录组比较分析。结果发现，角果发育后期对角果成熟开裂至关重要。聚类和共表达网络分析均发现衰老相关基因在角果开裂过程中起重要作用。鉴定出Bna.A05ABI5和Bna.C03ERF/AP2-3作为关键基因可能通过衰老相关机制调控角果开裂。结合拟南芥突变体角果开裂抗性指数(SSRI)分析发现，衰老相关转录因子Bna.A05ABI5通过上调SAG2和ERF/AP2的表达来控制角果开裂的过程；Bna.C03ERF/AP2-3可能通过调节下游基因SHP1/2和LEA的转录，触发角果开裂机制。此外，还发现蛋白激酶BnaWAG2可能通过影响细胞壁的松动过程来降低聚半乳糖醛酸酶活性，增强抗裂角的能力。

图2 甘蓝型油菜角果开裂调控模式

西南大学油菜团队博士后Umer Mahmood为该论文第一作者，卢坤教授为论文通讯作者，李加纳教授等老师和多位研究生参与了此项研究。该研究获得了国家自然科学基金(32250410284、32272111)、国家重点研发计划项目(2022YFD1200404)、重庆市自然科学基金人才计划项目(cstc2021ycjh-bgzxm0033)和西南大学种质创制专项等项目的资助。团队长期致力油菜高产机制解析和基因组设计育种研究，相关研究工作已在Nature Communications、Nucleic Acids Research、The Plant Journal和Journal of Experimental Botany等期刊发表多篇高水平研究论文。

原文链接：

https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-023-02275-6

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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