华中农业大学油菜遗传育种团队解析甘蓝型油菜红色系花色成因

　　近年来，随着各地油菜花节的召开，油菜花的观赏价值越来越受到育种工作者的重视。国内各育种单位陆续选育出粉红、玫红、杏红、深红等花色的新品种，但这些红色系花色的形成机制并不清楚。继成功解析了甘蓝型油菜白花（New Phytologist, 206:1513-1526）和橙花（The Plant Journal, 104:932-949）花色形成的分子机理之后，近日，华中农业大学油菜遗传育种团队在Journal of Experimental Botany在线发表了题为“Genetic and Multi-omics Analysis Reveal BnaA07.PAP2In-184-317 as the Key Gene Conferring Anthocyanin-based Color in Brassica napus Flowers”的研究论文，揭示了油菜红色系花色形成的分子机理。

 

　　该研究以浙江农科院选育的杏红花品系为材料创制了粉红花材料，明晰了各种甘蓝型油菜花色，包括白、黄、杏红、粉红之间的显隐性关系。不同花色花瓣代谢组分析表明，杏红花色是由黄色的叶黄素和红色的花青素积累形成，而粉红花色由无色的胡萝卜素和红色花青素积累形成。花青素中矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的含量是导致花瓣中红色素积累的关键。转录组分析表明，与黄或白花相比，杏红和粉红花中花青素合成路径的结构基因和3个关键转录因子基因BnaMYBL2, BnaA07.PAP2和 BnaTT8均急剧上调表达。基于BSA-seq和RNA-seq结果，图位克隆了红色系花色形成的关键基因BnaA07.PAP2。BnaA07.PAP2在黄或白花中几乎不表达，而在杏红或粉红花中高表达。转基因结果表明，BnaA07.PAP2启动子区域的两个片段插入是导致该基因表达被激活的原因，BnaA07.PAP2的表达又激活了整个花青素路径基因的表达，促进红色花青素在花瓣中的积累，最终导致甘蓝型油菜红色系花色的形成。此外，通过对不同花色的甘蓝型油菜进行杂交和选育，该团队创制了不同深浅程度的红色系花色材料。

 

　　该研究成果还得到了本领域国际著名学者、英国利物浦大学Diarmuid S. ?'Maoiléidigh教授为该文撰写的特别评论“Cis-regulatory variation expands the colour palette of the Brassicaceae”，进一步解读了该研究的重要意义，高度评价了其研究成果。

 

　　华中农业大学植物科学技术学院博士研究生叶沈华为论文第一作者，油菜遗传育种团队文静副教授为通讯作者，现代产业技术体系岗位科学家、浙江省农业科院华水金博士，华中农业大学傅廷栋、沈金雄、涂金星、马朝芝、易斌、赵仑等多位教授参与了该研究。

 

　　论文链接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac312/6647029#