科學家解析油菜油脂合成的遺傳基礎—新聞—科學網

2021-01-09 科學網

 

甘藍型油菜是世界上第三大植物油來源，其產量約佔全球食用油產量的13%。油菜籽粒含油量是油菜重要的性狀之一，籽粒含油量的遺傳機理解析對於高含油量品種的選育以及滿足我國不斷增長的食用油需求具有重要意義。

12月10日，華中農業大學教授郭亮課題組與謝為博課題組合作在《分子植物》發表研究論文。該研究在油菜籽粒含油量遺傳基礎解析、新基因挖掘和油脂合成調控網絡等方面取得了重要進展。

該研究利用505份甘藍型油菜群體的基因組重測序數據以及從中選擇的309份代表性材料種子發育兩個時期的轉錄組數據，通過全基因組關聯分析（GWAS）和全轉錄組關聯分析（TWAS）等方法對油菜籽粒含油量的遺傳基礎進行了系統解析。

該研究獲得了505份甘藍型油菜自交系共1.7Tb的重測序數據（平均每個品種覆蓋度9倍），最終鑑定出10,620,048個變異位點，結合關聯群體多年多點的含油量性狀，利用GWAS分析定位了27個高可信的含油量QTL位點，並對含油量QTL在不同環境中的效應進行了評估。進一步利用TWAS分析鑑定了600多個與含油量顯著關聯的候選基因，這些基因編碼的蛋白主要參與轉錄調控、脂質代謝和次生代謝等。通過基因共表達分析鑑定到了4個基因模塊與含油量顯著相關。

為預測含油量QTL區間候選基因，該研究基於多組學數據，整合GWAS結果、變異效應、TWAS結果、eQTL信息、單倍型效應以及基於機器學習方法的基因功能預測打分，開發了POCKET算法，用於QTL區間候選基因排序。

最終在qOC.A05.3和qOC.C05.3區間預測BnaA05.PMT6 和BnaC05.PMT6 為這兩個QTL的候選基因。BnPMT6 轉基因油菜的含油量結果表明BnPMT6 負調控油菜含油量，與預測結果一致。基因表達分析暗示BnPMT6 可能受到LEC1和FUS3兩個油脂合成關鍵轉錄因子的調控。

該研究全面解析了油菜油脂合成的遺傳基礎，克隆了兩個調控含油量的新基因，研究結果對解析油脂合成的機制和油菜含油量遺傳改良均具有重要意義

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.003

 

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