油菜重要农艺性状基因定位和候选基因功能解析

　　

近日，栗茂腾教授课题组在Biotechnology for Biofuels and Bioproducts（原Biotechnology for Biofuels，中科院1区）在线发表了题为Lysophosphatidic acid acyltransferase 2 and 5 commonly, but differently, promote seed oil accumulation in Brassica napus的研究论文。该研究揭示了Kennedy通路中的关键酶——溶血磷脂酸酰基转移酶2和5（lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT2 & 5）可共同促进种子中油脂合成，但二者对油脂积累具有差异性调控，本研究为提高甘蓝型油菜种子油脂积累提供了新思路。原文链接：

https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-022-02182-2

硫代葡萄糖苷（简称硫苷）是氨基酸衍生的富含硫的次级代谢产物，具有辛辣的味道，对害虫起到化学防御作用。油菜籽饼粕中高含量硫苷及其水解产物会降低其适口性并抑制甲状腺功能。故降低油菜种子中硫苷含量，对提高籽粕利用价值具有重要意义。2022年6月，栗茂腾教授团队在Theoretical and Applied Genetics（中科院1区）在线发表了题为" Further insight into decreases in seed glucosinolate content based on QTL mapping and RNA-seq in Brassica napus L."的研究论文，该研究通过联合分析多环境硫苷QTL定位和高低硫苷含量材料种子与叶片的基因表达谱，揭示了甘蓝型油菜种子硫苷积累的遗传调控机制，并为进一步降低种子硫苷含量（seed glucosinolate content，SGC）提供了更为深刻的见解。原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-022-04161-5

对油菜重要性状进行QTL定位是当前解析其遗传基础的重要方法之一，但不同研究者使用的定位群体和分子标记不一致，从而其在育种中利用较为困难。2022年3月，栗茂腾教授课题组在Frontiers in Plant Sciences（中科院二区）在线发表了题为"Construction of a Quantitative Genomic Map, Identification and Expression Analysis of Candidate Genes for Agronomic and Disease-Related Traits in Brassica napus. "的研究论文，将过去 25 年来报道的 4555 个 QTL 位点比对到了甘蓝型油菜 Darmor-bzh 物理图谱上，构建了包含12 个国家构建的 79 个定位群体的数量性状基因组图谱，并将 128 个性状概括为种子组成、产量相关性状、非生物病害、生物病害和激素水平5 个类别。研究发现了517个重叠的QTL区域，其中包含5、4、3和2类性状的区域分别是8、107、225和177个。通过油菜籽基因组块（genomic blocks, GB）与祖先核型相比，获得了一些保守区块；在含油量和种子产量是甘蓝型油菜中，发现二者重叠的QTL区域有82个，本研究为分子设计育种奠定了很好的基础。原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.862363/full。

对含油量进行遗传解析和发掘相关基因可为培育高含油量油菜品种奠定基础，本课题组前期通过亲本含油量差异大于10%的定位群体对含油量进行了QTL定位，但只有少数QTL具有高LOD 和PVE值以及能在多种环境下检测到。进一步对主效QTL位点进行深入研究将会为含油量形成的遗传机制及筛选候选基因提供帮助。2022年2月，栗茂腾教授团队在The Crop Journal（中科院1区）在线发表了题为“Refinement of four major QTL for oil content in Brassica napus by integration of genome resequencing and transcriptomics”的研究论文。该文通过分子标记加密、亲本重测序及转录组对4个含油量主效QTL区间进行了精细化分析，找到了一些在高油亲本与含油量相关的上升表达的基因。该研究为进一步研究含油量基因的克隆和功能分析，以及培育高含油量品种奠定了基础。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514122000320

甘蓝型油菜的栽培品种中大多为黑色籽粒。研究发现，黄籽油菜与黑籽油菜相比，通常具有更高的含油量和蛋白质含量、更少的色素、多酚和更低的纤维含量。培育黄籽油菜是油菜当前育种的主要方向之一，而揭示种皮颜色与含油量和纤维素等之间关联的遗传机制可为培育黄籽高油新品种点奠定坚实的基础。2022年1月，栗茂腾教授团队在Theoretical and Applied Genetics（中科院1区）在线发表了题为" A major yellow-seed QTL on chromosome A09 significantly increases the oil content and reduces the fiber content of seed in Brassica napus"的研究论文，该文通过QTL定位和BSR技术鉴定到一个同时控制油菜种子颜色、含油量和纤维含量的主效应QTL。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00122-022-04031-0