油菜作為世界上第三大油料作物，為人類提供了約13%的食用植物油。油脂主要以三酰甘油的形式貯藏在種胚中。種皮是由珠被發(fā)育而來，包裹在油菜種子最外層，可防止種胚遭受生物和非生物脅迫，并影響種子休眠、萌發(fā)和傳播。由于油菜種皮中合成類黃酮代謝物、粘液、木質(zhì)素及其它代謝物，種皮和種胚發(fā)育競(jìng)爭(zhēng)獲取碳源，因此，種皮發(fā)育與油脂積累具有緊密聯(lián)系。目前油菜中定位到的皮殼率（種皮重量/粒重）QTL超過10個(gè)，但沒有QTL被克隆，而且油菜種皮發(fā)育如何影響油脂積累的機(jī)制還不清楚。
近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)油菜團(tuán)隊(duì)聯(lián)合崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室在Cell Reports上發(fā)表了題為“Manipulation of seed coat content for increasing oil content via modulating BnaMYB52 in Brassica napus”的研究論文，該研究克隆了油菜第一個(gè)皮殼率QTL（qSCC.A09），并解析了該QTL候選基因BnaA09.MYB52調(diào)控皮殼率和含油量的遺傳和分子機(jī)制。
該研究利用油菜關(guān)聯(lián)群體的皮殼率和含油量性狀進(jìn)行聯(lián)合GWAS分析，在A09染色體上挖掘到一個(gè)共定位的主效QTL位點(diǎn)，利用生物信息POCKET算法，將BnaA09.MYB52鑒定為QTL ZS11_qSCC.A09的候選基因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BnaA09.MYB52特異性地在發(fā)育種子的種皮中高表達(dá)，能夠正向調(diào)控油菜種子皮殼率/種皮厚度，負(fù)向調(diào)控種子含油量。而且，BnaMYB52的突變不僅顯著提高了油菜種子的含油量，還顯著降低了木質(zhì)素含量，提高了油菜餅粕營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。
PMEI14和BAN是兩個(gè)影響種皮發(fā)育的重要基因。PMEI14參與種皮粘液合成，BAN參與種皮類黃酮合，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，BnaPMEI14和BnaBAN是受BnaA09.MYB52直接調(diào)控的下游靶基因。PMEI14和BAN兩個(gè)基因均正向調(diào)控種皮厚度，負(fù)向調(diào)控種子含油量。
綜上所述，該研究揭示了BnaA09.MYB52通過調(diào)控碳源在種皮和種胚中的分配，進(jìn)而影響皮殼率和含油量的分子機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)了對(duì)種皮發(fā)育影響油脂積累的理解，為高含油量和高質(zhì)量餅粕油菜品種選育提供理論基礎(chǔ)和基因資源。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后葉姜和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)/崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室博士研究生吳曉瑋為本文的共同第一作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)/崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室姚璇副教授、郭亮教授、譚增棟博士為共同通訊作者。該研究得到了農(nóng)業(yè)生物育種國家科技重大專項(xiàng)、國家杰出青年科學(xué)基金以及湖北省自然科學(xué)基金的資助。
原文鏈接： https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247（25）00051-8
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