西北農林科技大學科研團隊解析紫心大白菜花青素合成的分子機制
2020-12-16 07:50:27
蔬菜 2020年8期
7月1日，《Horticulture Research》在線發表了西北農林科技大學張魯剛教授團隊題為The novel geneBrMYB2, located on chromosome A07, with a short intron 1 controls the purple-head trait of Chinese cabbage (Brassica rapaL.) 的研究論文。
該論文以團隊自主創制的紫心大白菜新種質為材料，基于前期對其花青素的積累特性、連鎖分析等相關研究，采用精細定位、圖位克隆等方法首次將控制紫心大白菜花青素合成和積累的顯性關鍵基因BrPur定位在A07染色體47.91 KB區間，在定位區間確定一個編碼R2R3-MYB型的調節因子為候選基因，并命名為BrMYB2。進一步克隆了gBrMYB2（1 665 bp）和cBrMYB2（744 bp）及其啟動子，對BrMYB2基因的序列進行遺傳變異分析發現：紫心大白菜的cBrMYB2和gBrMYB2同紫色供體紫菜薹親本BrMYB2的CDS和gDNA序列完全一致，而結球性供體普通大白菜的cBrmyb2存在2個點突變，其gBrmyb2的序列長達5 441 bp，在第一內含子上存在一個長達3 772 bp的插入；紫心大白菜的BrMYB2和普通大白菜Brmyb2的啟動子存在多處變異。首先通過不同長度啟動子＋GUS載體轉化煙草表明啟動子序列的差異沒有影響其啟動功能，進一步通過CDS和gDNA轉化擬南芥證明紫心大白菜BrMYB2基因外顯子上的點突變并不能導致該基因功能的喪失，然而BrMYB2基因第一個短內含子（short intron 1）促進BrMYB2表達，而普通大白菜Brmyb2基因第一個長內含子（long intron 1）抑制了Brmyb2的表達。花青素合成相關基因表達分析表明紫心大白菜中BrMYB2的高表達激活了花青素的合成途徑，促進了花青素合成相關基因的表達，最終導致大白菜葉球中花青素的積累從而形成紫心葉球。
本研究首次確定了控制紫心大白菜的關鍵基因BrMYB2，證實了BrMYB2基因第一個短內含子調控BrMYB2表達的作用，提出了紫心大白菜花青素積累的分子機制。該結果提出了BrMYB2表達調控新途徑，不僅豐富了植物花青素合成的代謝理論，也為十字花科紫色蔬菜的種質創新和遺傳改良提供了重要的參考。
