白菜型油菜粒色主效基因BrTT1的调控机

白菜型油菜粒色主效基因BrTT1的调控机制分析

白菜型油菜作为广泛种植的芸薹属油料作物之一，包含许多优异、稳定的天然黄籽资源。大黄油菜是白菜型油菜中一种天然的黄籽资源，其粒色鲜黄，黄籽性状能够稳定遗传，且具有大粒、含油量高、自交亲和性好等优点，是研究油菜粒色性状的良好材料。BrTT1是油菜中重要的粒色调控基因，但是关于BrTT1及其他粒色主效基因在白菜型油菜粒色调控机制解析的报道较少，研究其调控机制具有重要意义。

王艳花等人在作物学报发表了题为“白菜型油菜粒色主效基因BrTT1的调控机制分析”的研究论文。本研究搜集不同来源的白菜型油菜黄、黑籽材料，分析BrTT1在其他白菜型油菜的序列差异，并对BrTT1在大黄油菜中的功能进行验证，初步明确了该转录因子在类黄酮代谢路径中可能调控的靶基因，揭示了BrTT1下游粒色调控网络，并分析了BrTT1对白菜型油菜粒色的分子调控机制，为白菜型和甘蓝型油菜粒色研究奠定基础。

研究人员通过BRAD数据库获取芸薹属作物TT1同源基因家族成员，包括甘蓝型油菜BnTT1-1和BnTT1-2、白菜型油菜BrTT1、甘蓝BoTT1、芥菜型油菜BjTT1的氨基酸序列，并采用ClustalW及GENEDOC软件进行氨基酸序列比对分析。结果发现，BnTT1-1与BnTT1-2的氨基酸序列存在9处差异，一致性达95%，而BrTT1与BnTT1-1的氨基酸序列存在4处差异，BrTT1与BnTT1-2的氨基酸序列存在7处差异，相似度均大于97.5%(图1)，说明BrTT1在进化过程中有一定的序列保守性。

图1BrTT1同源基因氨基酸序列比对

研究人员从22份不同遗传背景的白菜型油菜中克隆了BrTT1基因序列，并对BrTT1在白菜型油菜不同粒色形成期种子中的表达进行分析。结果分析表明，BrTT1在红褐、黑籽种子中的表达量均高于黄籽中，且黑籽和红褐籽种子中BrTT1的表达没有显著差异(图2)，说明BrTT1在白菜型油菜中粒色调控过程中均发挥重要的作用。

图2BrTT1基因在3种不同粒色种子形成期的表达分析

B1:黑色种子系；R2:红褐籽种子系；Y2:黄籽种子系。DAF:开花后天数。

为了探索BrTT1的功能，该研究构建了BrTT1的超表达载体p35S::BrTT1和RNAi干扰载体pBTT1转化白菜型油菜浩油11号。在干扰株系中，BrTT1基因的表达显著低于对照株系B(图3-A)，从而导致干扰株系转基因种子种皮色素积累减少(图3-B)，表明干扰BrTT1可以减少转基因种子中黑色素的生物合成和沉积。通过与非转基因褐籽材料相比，过量表达BrTT1所得转基因种子中，BrTT1的表达量及成熟种子的粒色并无显著差异，表明BrTT1在白菜型油菜粒色中具有重要的调节功能。

图3过量和干扰表达BrTT1基因

A:转基因种子中BrTT1的差异表达;O1~O4:过量表达转基因株系;Ri1~Ri4:干扰表达转基因株系；B:非转基因黑籽材料;DAF:开花后天数。B:左、中、右分别为过量表达、干扰表达BrTT1基因、非转基因褐籽对照成熟种子表型。

研究人员为了了解BrTT1可能的调控活性，提取过表达和抑制表达BrTT1，以转基因株系发育阶段的种子为材料，通过qRT-PCR表达谱分析了类黄酮途径基因的表达水平。根据差异表达情况，将基因分为3类(图4)，第1类为正调控表达基因，主要包括BrTTG1、BrTT3、BrTT4、BrBAN、BrTT18、BrTT6和BrTTG2，即BrTT1的下调表达降低了这些基因的表达，而BrTT1的上调表达则提高了它们在发育中种子的表达，表明这组基因可能受到BrTT1的正向调控；第2类包括BrTT2、BrTT7和BrTT10，其表达模式与第1类相反，即下调BrTT1表达可增加这些基因的表达，而上调BrTT1则可降低这组基因表达，表明这些基因受BrTT1负向调控；第3组包括BrTT5、BrTT8、BrTT12和BrTT16，其表达对BrTT1表达的变化无反应，在2种不同类型的转基因品系中均未观察到明显的变化，表明这些基因未受BrTT1调控。

图4RNAi和超量表达BrTT1基因的转基因株系中类黄酮相关基因的表达分析

综上所述，该研究结果明确了BrTT1在白菜型油菜粒色形成中的调节活性。

文章信息：

王艳花,荐红举,邱晓,李加纳.白菜型油菜粒色主效基因BrTT1的调控机制分析[J].作物学报,,46(11):-.

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