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油菜作为世界上第三大油料作物,为人类提供了约13%的食用植物油。油脂主要以三酰甘油的形式贮藏在种胚中。种皮是由珠被发育而来,包裹在油菜种子最外层,可防止种胚遭受生物和非生物胁迫,并影响种子休眠、萌发和传播。由于油菜种皮中合成类黄酮代谢物、粘液、木质素及其它代谢物,种皮和种胚发育竞争获取碳源,因此,种皮发育与油脂积累具有紧密联系。目前油菜中定位到的皮壳率(种皮重量/粒重)QTL超过10个,但没有QTL被克隆,而且油菜种皮发育如何影响油脂积累的机制还不清楚。

近日,我校油菜团队联合崖州湾国家实验室在Cell Reports上发表了题为“Manipulation of seed coat content for increasing oil content via modulating BnaMYB52 in Brassica napus”的研究论文,该研究克隆了油菜第一个皮壳率QTL(qSCC.A09),并解析了该QTL候选基因BnaA09.MYB52调控皮壳率和含油量的遗传和分子机制。

该研究利用油菜关联群体的皮壳率和含油量性状进行联合GWAS分析,在A09染色体上挖掘到一个共定位的主效QTL位点,利用生物信息POCKET算法,将BnaA09.MYB52鉴定为QTL ZS11_qSCC.A09的候选基因。实验结果表明,BnaA09.MYB52特异性地在发育种子的种皮中高表达,能够正向调控油菜种子皮壳率/种皮厚度,负向调控种子含油量。而且,BnaMYB52的突变不仅显著提高了油菜种子的含油量,还显著降低了木质素含量,提高了油菜饼粕营养品质。