菜豆是食用豆類之一，具有品種繁多、表型特征差異大、基因組小以及繁殖周期短等特點，是研究豆科植物基因功能的重要資源。黃金勾是我國北方的菜豆品種，突出特點是肉厚、纖維少、營養豐富。中國科學院東北地理與農業生態研究所通過輻射誘變構建黃金勾突變體庫，在3500株M3代單株株行中，生育期（開花期與成熟期）、葉部性狀、株型、育性及豆莢或種皮顏色等性狀均表現出變異。
野生型黃金勾的豆莢隨著生長快速褪綠變黃，而在突變體庫中，出現較高比例的綠色豆莢突變體，且一直保持綠色。為研究黃金勾豆莢褪綠及類黃酮營養成分的變化，對3個發育階段的豆莢進行轉錄組和代謝組測序。隨著豆莢的發育，葉綠素含量降低，在野生型黃金勾中下降速率更快。對葉綠素代謝通路分析發現，葉綠素降解基因紅色葉綠素降解產物還原酶（RCCR）在黃金勾綠色小豆莢中高表達，而在綠色豆莢突變體中表達量較低，推測該基因是黃金勾豆莢褪綠的關鍵基因。同時，綠色豆莢突變體豆莢質地較硬，烹飪口感差，通過測定纖維素含量，發現綠色豆莢突變體中纖維素含量顯著高于野生型，且與野生型相比，綠色豆莢突變體中葉纖維素合成基因表達量上調。通過豆莢代謝組研究，共檢測到154種類黃酮物質，隨著豆莢發育，多數類黃酮物質含量降低。在黃金勾中，柚皮苷、牡荊素-2-O-鼠李糖苷、異槲皮甙、槲皮素、山奈酚、紫云英苷和芒柄花苷含量較高；在綠色豆莢突變體中，木犀草素、芹菜素、李屬異黃酮、鷹嘴豆素、黃顏木素含量較高。該研究從生理和分子水平揭示黃金勾豆莢褪綠的機制，并對豆莢發育過程中類黃酮物質進行代謝分析，為解析營養物質變化提供理論基礎。
研究工作得到國家重點研發項目、中科院重點部署項目及國家自然科學基金等的資助。
野生型與綠莢突變體豆莢顏色變化模式圖
日期：2020-10-27
野生型黃金勾的豆莢隨著生長快速褪綠變黃，而在突變體庫中，出現較高比例的綠色豆莢突變體，且一直保持綠色。為研究黃金勾豆莢褪綠及類黃酮營養成分的變化，對3個發育階段的豆莢進行轉錄組和代謝組測序。隨著豆莢的發育，葉綠素含量降低，在野生型黃金勾中下降速率更快。對葉綠素代謝通路分析發現，葉綠素降解基因紅色葉綠素降解產物還原酶（RCCR）在黃金勾綠色小豆莢中高表達，而在綠色豆莢突變體中表達量較低，推測該基因是黃金勾豆莢褪綠的關鍵基因。同時，綠色豆莢突變體豆莢質地較硬，烹飪口感差，通過測定纖維素含量，發現綠色豆莢突變體中纖維素含量顯著高于野生型，且與野生型相比，綠色豆莢突變體中葉纖維素合成基因表達量上調。通過豆莢代謝組研究，共檢測到154種類黃酮物質，隨著豆莢發育，多數類黃酮物質含量降低。在黃金勾中，柚皮苷、牡荊素-2-O-鼠李糖苷、異槲皮甙、槲皮素、山奈酚、紫云英苷和芒柄花苷含量較高；在綠色豆莢突變體中，木犀草素、芹菜素、李屬異黃酮、鷹嘴豆素、黃顏木素含量較高。該研究從生理和分子水平揭示黃金勾豆莢褪綠的機制，并對豆莢發育過程中類黃酮物質進行代謝分析，為解析營養物質變化提供理論基礎。
研究工作得到國家重點研發項目、中科院重點部署項目及國家自然科學基金等的資助。
野生型與綠莢突變體豆莢顏色變化模式圖
日期：2020-10-27
