近日，國(guó)際刊物Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了華中農(nóng)大園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生菜團(tuán)隊(duì)題為“Characterization of four polymorphic genes controlling red leaf color in lettuce that have undergone disruptive selection since domestication”的研究論文，報(bào)道了通過(guò)正向遺傳學(xué)的方法克隆到4個(gè)調(diào)控生菜花青素合成的基因，重點(diǎn)闡明了生菜葉色的遺傳和分子機(jī)理，為生菜改良和育種奠定了理論基礎(chǔ)。
花青素是一種重要的代謝產(chǎn)物，能幫助植物抵抗生物和非生物逆境，它的高抗氧化活性，具有極高的保健功能。生菜作為世界上最重要的蔬菜之一，其葉色存在很大的變異。生菜葉色由多個(gè)位點(diǎn)調(diào)控，導(dǎo)致其遺傳分析變得異常復(fù)雜。在本研究中，課題組利用BSA+RNA-seq方法對(duì)一個(gè)生菜葉色分離群體進(jìn)行遺傳分析，鑒定到多個(gè)調(diào)控位點(diǎn)。通過(guò)對(duì)潛在位點(diǎn)構(gòu)建單基因分離群體，并利用這些單基因分離群體對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行精細(xì)定位、成功克隆了4個(gè)調(diào)控生菜葉色的基因，它們的功能得到轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證。
研究結(jié)果表明，這4個(gè)基因分別編碼bHLH、R2R3-MYB、R3-MYB和WD-40，其中bHLH和R2R3-MYB為正調(diào)控因子，R3-MYB和WD-40為負(fù)調(diào)控因子。當(dāng)生菜中編碼bHLH轉(zhuǎn)錄因子的基因發(fā)生突變時(shí)，花青素代謝途徑被阻斷，從而產(chǎn)生綠色葉片。而當(dāng)另外3個(gè)基因（R2R3-MYB, R3-MYB, WD-40）發(fā)生突變時(shí)，會(huì)促進(jìn)花青素的積累，從而產(chǎn)生不同顏色的生菜。Y2H發(fā)現(xiàn)R2R3-MYB和R3-MYB均能與bHLH結(jié)合,表明 R3-MYB能競(jìng)爭(zhēng)R2R3-MYB與bHLH的結(jié)合從而抑制花青素的合成，而Y2H發(fā)現(xiàn)WD-40與R2R3-MYB之間沒(méi)有互作，說(shuō)明WD-40并非通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)LsTTG1來(lái)抑制花青素的合成。進(jìn)一步序列分析發(fā)現(xiàn)WD-40為AtRUP1/ AtRUP2的同源體，但與擬南芥的調(diào)控途徑不同的是，生菜WD-40并非通過(guò)調(diào)控HY5來(lái)影響花青素的合成。最后在對(duì)野生生菜和栽培生菜進(jìn)行序列分析研究時(shí)發(fā)現(xiàn)這4個(gè)基因的功能突變均發(fā)生在馴化之后，表明生菜葉色在育種過(guò)程中經(jīng)歷了歧化選擇，即僅含有少量花青素的野生生菜通過(guò)馴化形成高花青素含量的紅色生菜和不含花青素綠色生菜。
該研究利用BSA 結(jié)合高通量測(cè)序的方法，成功克隆調(diào)控復(fù)雜性狀的多個(gè)基因，對(duì)其它作物復(fù)雜性狀的遺傳分析具有借鑒作用，系統(tǒng)地闡明了生菜花青素積累的遺傳和分子機(jī)理，為生菜葉色的選育提供了方法指導(dǎo)和理論依據(jù)。
園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生菜團(tuán)隊(duì)博士研究生蘇文清、陶蓉為論文共同第一作者，陳炯炯副教授為通訊作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13213
來(lái)源：南湖新聞網(wǎng)
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