


近日,湘湖实验室/华中科技大学油菜种质创新和育种团队栗茂腾教授联合郑州大学黄进勇教授团队在Plant Physiology and Biochemistry期刊上发表了题为“Anthocyanin profiles and transcriptional control in anthocyanin-rich Brassica carinata”的研究论文。
该文系统鉴定了茎为紫色和茎叶均为紫色品系的叶片和茎中花青素含量和种类,并通过差异转录调控分析成功鉴定了花青素积累重要调控转录因子。
研究背景
埃塞俄比亚芥(Brassica carinata)具有耐热和抗倒伏等优良性状,在油菜育种中常被作为远缘杂交的亲本对甘蓝型油菜进行遗传改良。同时,埃塞俄比亚芥也是油用和叶用蔬菜双用途作物,而富含花青素品系因更有益身体健康而备受关注。湘湖实验室/华中科技大学栗茂腾教授课题组前期收集了多个富含花青素埃塞俄比亚芥品系,但其花青素种类及其调控机制尚不清楚。
研究内容
本研究采用超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术(UHPLC-HRMS)对两个紫色埃塞俄比亚芥品种(ZJC具紫色茎杆;ZJ茎叶均呈紫色)进行了分析,鉴定到11种不同酰基化修饰的矢车菊素-3, 5-葡糖苷衍生物,其中ZJ中的花青素主要在C5位点存在丙二酰化修饰,而ZJC中未发现此类修饰(图1)。

图1. GJ (a)、ZJC (b) 和 ZJ (c) 的表型鉴定。1展示整体植株颜色分布;2展示花序和花蕾颜色;3和4展示叶片与茎秆横截面
埃塞俄比亚芥基因组中共鉴定到141个花青素生物合成基因(ABGs),结合对两个紫色品种和一个绿色品种的叶片及茎皮进行的比较转录组分析,系统揭示了花青素积累的转录调控模式(图2)。

图2. 埃塞俄比亚芥中花青素的完整合成与调控通路预测图及GJ、ZJ、ZJC品种叶片与茎皮中该通路基因的表达情况
此外,研究验证R2R3 MYB转录因子BcaB05.MYB114与TT8、TTG1存在互作,证实其在芸薹属物种中花青素生物合成中扮演关键且保守的角色(图3)。该研究为培育具有更高园艺品质的花青素强化型埃塞俄比亚芥品种提供了思路。

图3. BcaB05.MYB114的克隆与功能分析。
研究团队
湘湖实验室朝红波副研究员为为论文第一作者,栗茂腾教授和黄进勇教授为论文通讯作者
本期编辑:
栗茂腾 湘湖实验室
文稿联系及审核:
刘坤 内蒙古农业大学
排版校对:
李雨晴 内蒙古农业大学
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