本报讯 油菜是我国重要的油料作物,也是食用植物油和饲用蛋白的重要来源,然而种子中富含的色素与多酚物质不仅参与非营养物质的积累,直接影响种皮发育中色泽的变化,严重影响了菜籽油品质和饼粕饲用价值。研究表明黄籽甘蓝型油菜具有种皮薄、含油量高,榨取的油质清澈,原油中色素含量少等一系列优点。因此,黄籽性状是油菜品质改良的重要目标之一。然而,自然界中不存在天然的黄籽种质,黄籽品系主要通过芸薹属作物(白菜型×甘蓝型、芥菜型×埃塞俄比亚芥、芥蓝×白菜型)种间杂交获得,易受环境因素影响。前期实验室研究证明影响粒色变化的色素差异物质及其衍生物可通过类黄酮途径的多个分支形成,涉及多个基因参与调控,但具体的调控机制不清楚,因此培育稳定遗传的黄籽优异品系较为困难。
8月25日,油菜分子生物学研究团队李加纳教授/曲存民教授在 Nature Communications发表了题为Comparative genomic analyses reveal the genetic basis of the yellow-seed trait in Brassica napus的研究论文,该研究通过甘蓝型油菜黄籽GH06和黑籽中油821高质量基因组的组装,围绕控制种皮色泽主效QTL区间,成功克隆了一个控制油菜种皮色泽重要基因,并解析了其参与调控种皮色泽形成和类黄酮代谢的分子机制,为油菜品质性状改良提供了新的分子策略。
该研究团队自20世纪60年代开展甘蓝型黄籽油菜研究,不仅拥有国际上第一个黄籽甘蓝资源,进而获得A、C亚基因组均含有黄籽基因、黄籽性状稳定的甘蓝型黄籽油菜材料;建立了近红外粒色定量鉴定选择技术;通过多种来源黄籽材料(分别来自白菜型、芥菜型、埃塞俄比亚芥、甘蓝、辐射诱变等)的复合杂交,获得一批粒色性状遗传稳定、农艺性状优良的甘蓝型黄籽油菜亲本,先后育成甘蓝型黄籽油菜新品种“渝黄1号”“渝黄2号”“渝黄4号”“渝油28”和国际领先的第一个黄籽高油酸品种“康油2号”均通过国家品种审定或登记,并在生产上大面积推广应用,产生了巨大的经济社会效益,成果“甘蓝型黄籽油菜遗传机理与新品种选育”获得2015年度国家科技进步二等奖,2020年被列为重庆市第一批市级农业种质资源保护单位“重庆市作物种质北碚油菜资源库”等。在Nature Communications、Nucleic Acids Research、TheOCrop Journal、Theoretical and Applied Genetics等学术期刊上发表甘蓝型油菜黄籽基因位点、木质素、色素成分QTL和重要代谢途径相关基因鉴定等方面的研究成果,确立了甘蓝型黄籽油菜基础研究与生产应用在国际上的领先地位。
西南大学曲存民教授、朱美晨硕士(现就读于云南大学)、胡冉博士、香港中文大学牛永超博士、陈思博士和赵会彦博士为该论文共同第一作者,西南大学李加纳教授和卢坤教授、加拿大农业部萨斯卡通研究中心付福友博士为该论文的共同通讯作者。另外,华中农业大学易斌教授、新加坡国立大学余皓教授和李骋翔博士、香港中文大学的林汉明和钟思林教授、加拿大萨斯喀彻温省大学的邱晓教授等为本文做出同等贡献。该研究受到国家自然科学基金、科技创新2030项目、重庆市自然科学基金、111项目等项目的资助。 (胡冉 曲存民)