農學院張明方/楊景華教授發(fā)現(xiàn)MYB28基因拷貝數(shù)變異決定多倍體芥菜硫苷積累的新機制
十字花科芥菜（Brassica juncea，2n=36，AA）是典型的異源四倍體作物，也是我國重要的加工鮮食兼用型特色蔬菜，常年栽培面積1900萬畝左右。芥菜除可鮮食外，大多用于加工，具有獨特的風味而深受消費者的青睞，如重慶、四川和浙江的榨菜、江浙一帶的梅干菜和貴州獨山鹽酸菜等特產。硫代葡萄糖苷（硫苷）是一種含硫和氮的植物次生代謝產物，廣泛存在于白菜、甘藍和芥菜等十字花科植物，硫苷不同組份決定了不同風味品質的形成。芥菜風味成分主要為硫苷的降解產物異硫氰酸酯（isothiocyanates，ITCs）。此外，油用芥菜種子為消除抗營養(yǎng)的硫苷組份，低硫苷含量是其重要的育種目標之一。
近日，國際高影響力雜志Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了浙江大學農業(yè)與生物技術學院張明方/楊景華教授題為“Genomic signatures of vegetable and oilseed allopolyploid?Brassica juncea?and genetic loci controlling the accumulation of glucosinolates”的研究論文。
該研究在首次完成榨菜基因組組裝以及硫苷等品質成分的基因組選擇基礎上（NatureGenetics，2016），通過SMRT、Hi-C和genome-ordered graphical genotypes?（GOGGs）等技術將榨菜基因組組裝提升到染色體級水平，同時報道了低硫苷油用芥菜變種的染色體水平基因組。通過基于ONT技術的群體重測序和比較基因組，系統(tǒng)比較了菜用和油用芥菜群體基因組結構變異（structural variation，SV），挖掘到包括1, 354個高可信度的插入／缺失/重復／倒置／易位等變異，為菜用芥和油用芥兩個典型分化群體的演化提供了基因組變異基礎。通過SGS-GWAS（scored genomic SNPs based GWAS）基因定位方法，首次在染色體A02和A09上定位挖掘到控制芥菜硫苷積累的關鍵遺傳位點MYB28（HAG1），深入分析發(fā)現(xiàn)MYB28基因的拷貝數(shù)變異（copy number variations，?CNVs）是導致芥菜種群中硫苷積累差異的原因，該基因的拷貝數(shù)變異在低硫苷芥菜群體中普遍存在。該研究發(fā)現(xiàn)為進一步闡明芥菜特殊風味品質性狀的基因組進化和分子遺傳機制奠定了基礎，對芥菜風味品質和油脂質量的分子遺傳改良具有重要科學和應用價值。
此外，課題組近幾年在芥菜種內演化、葉芥菜分枝和榨菜瘤狀莖形成等經濟產量形成和抗蕪菁花葉病毒病關鍵基因挖掘等方面取得系列階段性成果，先后在Molecular Plant（2018）、Plant?BiotechnologyJournal（2019）、Plant?Journal（2017、2020）、Plant?Cell and Environment（2021）、Communications Biology（2020）等國際知名雜志上發(fā)表，部分成果獲得了2019年度浙江省自然科學一等獎。
????楊景華教授為論文的第一作者，張明方教授為論文的第一通訊作者，博士生李漳萍參與了研究工作。此外，英國約克大學Ian Bancroft教授和北京農林科院何洪巨研究員為論文的共同通訊作者。上述研究得到了國家自然科學基金重點和浙江省自然科學基金重點等項目資助。
論文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34448350/
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