華中農業大學學者聯合崖州灣國家實驗室揭示油菜種皮發育影響油脂積累的調控機制

 　　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、萌發和傳播。由于油菜種皮中合成類黃酮代謝物、粘液、木質素及其它代謝物，種皮和種胚發育競爭獲取碳源，因此，種皮發育與油脂積累具有緊密聯系。目前油菜中定位到的皮殼率（種皮重量/粒重）QTL超過10個，但沒有QTL被克隆，而且油菜種皮發育如何影響油脂積累的機制還不清楚。 
　　近日，華中農業大學油菜團隊聯合崖州灣國家實驗室在Cell Reports上發表了題為“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皮殼率QTL（qSCC.A09），并解析了該QTL候選基因BnaA09.MYB52調控皮殼率和含油量的遺傳和分子機制。
 
　　該研究利用油菜關聯群體的皮殼率和含油量性狀進行聯合GWAS分析，在A09染色體上挖掘到一個共定位的主效QTL位點，利用生物信息POCKET算法，將BnaA09.MYB52鑒定為QTL ZS11_qSCC.A09的候選基因。實驗結果表明，BnaA09.MYB52特異性地在發育種子的種皮中高表達，能夠正向調控油菜種子皮殼率/種皮厚度，負向調控種子含油量。而且，BnaMYB52的突變不僅顯著提高了油菜種子的含油量，還顯著降低了木質素含量，提高了油菜餅粕營養品質。
 
　　PMEI14和BAN是兩個影響種皮發育的重要基因。PMEI14參與種皮粘液合成，BAN參與種皮類黃酮合，進一步研究發現，BnaPMEI14和BnaBAN是受BnaA09.MYB52直接調控的下游靶基因。PMEI14和BAN兩個基因均正向調控種皮厚度，負向調控種子含油量。
 
　　綜上所述，該研究揭示了BnaA09.MYB52通過調控碳源在種皮和種胚中的分配，進而影響皮殼率和含油量的分子機制，進一步促進了對種皮發育影響油脂積累的理解，為高含油量和高質量餅粕油菜品種選育提供理論基礎和基因資源。
 
　　華中農業大學博士后葉姜和華中農業大學/崖州灣國家實驗室博士研究生吳曉瑋為本文的共同第一作者，華中農業大學/崖州灣國家實驗室姚璇副教授、郭亮教授、譚增棟博士為共同通訊作者。該研究得到了農業生物育種國家科技重大專項、國家杰出青年科學基金以及湖北省自然科學基金的資助。
 
　　原文鏈接： https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247（25）00051-8



日期：2025-03-06