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    我会理事、江苏大学谭小力团队揭示甘蓝型油菜花青素突变体(am)的耐渍机制
    发布时间:2022-5-29 16:41:16  浏览次数:

    我会理事、江苏大学谭小力团队揭示甘蓝型油菜花青素突变体(am)的耐渍机制

    近日,Biotechnology for Biofuels and Bioproducts(原Biotechnology for Biofuels,中科院分区工程技术1区期刊,IF 6.04)杂志在线发表了江苏大学谭小力研究员团队题为“Physiological and comparative transcriptome analyses reveal the mechanisms underlying waterlogging tolerance in a rapeseed anthocyanin-more mutant”的研究论文。
    甘蓝型油菜(Brassica napus)是世界上主要的油料作物,也是我国种植面积最大的油料作物。菜籽油含有高油酸、低饱和脂肪酸、中等亚油酸、亚麻酸和多种维生素和甾醇,是食用植物油中重要的营养资源。此外,菜籽油在化工、制药和生物能源领域的应用也在增加,具有巨大的经济价值和发展潜力。油菜在生长发育过程中,会受到多种逆境胁迫。由于油菜缺乏通气组织,对渍水胁迫尤为敏感。长江流域作为我国油菜的主要种植区,油菜生长季节该地区雨水较多,造成严重的产量和品质损失。迄今为止,甘蓝型油菜仍然缺乏耐渍性种质及有效的防治策略。因此,选育和培育耐渍品种以及深入探索油菜耐渍机制变得越来越重要。
        花青素作为植物中最重要的天然色素之一,不仅有利于植物传粉及种子传播,同时在逆境胁迫方面发挥重要作用。花青素突变体在甘蓝型油菜中非常罕见。本课题组前期研究发现了一个甘蓝型油菜品种“中双11”(ZS11)的花青素高含量(anthocyanin-more , am)自然突变体。该突变体由于在不同发育阶段花青素的积累,呈现明显的紫色,而野生型无此表型。本研究以ZS11及其多花青素(am)突变体为材料,研究了萌发期油菜在渍水胁迫下的生理变化和转录组差异。结果发现,与ZS11相比,am突变体表现出更强的耐渍性。渍水12d后,突变体的花青素、渗透调节物质和丙二醛含量显著增加,而叶绿素含量显著降低。RNA-seq分析发现,ZS11am中分别有13702336个差异表达基因(DEGs)对渍水胁迫作出响应。富集分析表明,ZS11中的DEGs主要参与碳水化合物代谢,而am突变体中的DEGs则主要富集于植物激素信号转导和对内源刺激的反应。其中,共有299DEGs被鉴定为花青素生物合成相关结构基因和编码转录因子的调控基因,这可能解释了am突变体中花青素含量增加的原因。110DEGs聚集在植物激素信号转导途径,其中70个参与生长素和乙烯信号转导的DEGs在突变体中发生了显著变化。此外,利用实时定量PCR验证了16个在花青素积累和生物/非生物胁迫反应中可能发挥作用的DEGs,它们的表达水平与转录组图谱一致。该项目的开展不仅可以增加我们对花青素产生的转录调控机制和花青素易诱导突变体耐渍机制的理解,同时也为进一步鉴定候选基因及耐涝油菜的分子育种奠定基础。

    江苏大学谭小力研究员为论文的通讯作者,课题组丁丽娜副研究员为第一作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及江苏省农业科技创新基金等项目的资助。

    图1. 野生型ZS11与am突变体在渍水后不同时间段的表型差异。


    2. 野生型ZS11与am突变体中花青素生物合成相关的DEGs的鉴定

    江苏省植物生理学会秘书处


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