山东省农业科学院蔬菜研究所分子育种创新团队发表关于大白菜叶片毛刺遗传和分子机制方面的研究文章

　　近日，山东省农业科学院蔬菜研究所分子育种创新团队在International Journal of Molecular Sciences（IF=6.208；JCR1区，中科院2区）发表了题为“Genetic and Transcriptome Analysis of Leaf Trichome Development in Chinese Cabbage （Brassica rapa L. subsp. pekinensis） and Molecular Marker Development”的研究论文。

 

　　叶片毛刺是由植物表皮细胞发育形成的一种特化结构，广泛存在于各种植物中。作为植物与其外部环境之间的天然物理屏障，叶片毛刺在植物应对生物（昆虫和食草动物啃食、病原菌侵害等）和非生物（温度、干旱、紫外线、重金属等）胁迫中起着重要的保护作用。虽然叶片毛刺对于植物有很重要的保护作用，但是在叶菜类蔬菜育种中，鉴于消费者的喜好和食用的方便，反而更倾向于选择没有叶片毛刺的品种。因此，叶片毛刺性状也是大白菜育种中比较关注的性状之一。但到目前为止，关于大白菜叶片毛刺的遗传和分子机制仍知之甚少。

 

　　本研究利用两个大白菜自交系G291（有毛刺）和ZHB（无毛刺）为亲本配制的F2分离群体为研究材料，对大白菜叶片毛刺的遗传规律进行了分析，发现该性状是受单基因控制的质量性状，在A06染色体上15Kb的区间内定位到一个主效QTL（命名为Bra06H，可解释表型变异的47%），并发现了一个共分离的分子标记（已获授权国家发明专利，专利号：CN108545775B），该标记位于BrGL1基因的5'-UTR区。通过进一步遗传连锁分析和序列分析，推测BrGL1为本研究中调控大白菜叶片毛刺性状的候选基因。G291和ZHB叶片毛刺的差异主要体现在真叶上，子叶和茎生叶二者均无毛刺。进一步以“G291 × ZHB”F2分离群体中20个有毛刺单株和20个无毛刺单株为研究材料，取子叶、第一片真叶和离花序最近的茎生叶（均无毛）提取RNA，分叶位分别混池，进行了转录组分析，共鉴定出189个差异表达基因，涉及10条KEGG pathway，主要包括次生代谢物生物合成途径、植物-病原菌互作途径、MAPK 信号转导途径等。该研究为解析大白菜叶片毛刺发生的分子机制奠定了基础，并为大白菜分子设计育种提供了有效的分子标记。

 

　　蔬菜研究所副研究员李景娟和硕士研究生王红霞为该论文共同第一作者，高建伟研究员和郑晗博士为该论文的共同通讯作者。该研究得到了山东省蔬菜产业技术体系、山东省博士后基金、国家大宗蔬菜产业技术体系和院创新工程等项目的资助。