为何大白菜“抱团”能换姿势？合抱突变性状为单基因隐性控制

2022-08-29 13:59:06 来源：中国科学报

(记者李晨)近日，河北农业大学蔬菜遗传育种团队在美国《国家科学院院刊》发表研究论文，阐明了BrOPS基因介导油菜素内酯(BR)信号途径，调控大白菜叶片抱合方式的分子机理。

论文共同第一作者、河北农业大学教授马卫介绍，叶球是结球蔬菜(大白菜、甘蓝、生菜等)的重要商品器官。结球叶片作为营养储存器官，直接影响着叶球的品质和经济价值。然而，结球性状是由多基因控制的数量性状，且容易受环境影响，导致结球的研究具有极大的挑战性。

该研究团队基于已创制的大白菜单碱基突变体库，鉴定获得了一份叶球合抱突变体ic1，其野生型为舒心结球。遗传分析表明，该合抱突变性状为单基因隐性控制。进一步测序定位了候选突变基因BrOPS，该基因突变导致大白菜“抱团姿势”由舒心结球变为合抱结球。

通过一系列分子互作实验筛选，该团队鉴定到BrOPS的互作蛋白为GSK3激酶BrBIN2。BrBIN2是油菜素内酯信号转导途径中的重要因子，能够磷酸化下游转录因子，以抑制油菜素内酯信号途径响应。

研究发现，结球初期突变基因BrOPS优势表达，且油菜素内酯浓度显著高于苗期。因此得出结论，突变基因BrOPS的高表达抑制了BrBIN2对下游转录因子BrBES1的磷酸化，从而降低了对油菜素内酯信号途径的抑制作用。

转录因子BrBES1直接与叶片背腹极性基因BrAS1启动子结合，从而抑制BrAS1的转录。因此叶球合抱突变体中，突变基因BrOPS的高表达导致了BrAS1的高表达，最终使得叶片向内卷曲，形成合抱结球。

该研究首次解析了BrOPS-BrBIN2-BrBE

S1-BrAS1分子模块调控大白菜叶球合抱的分子机理，构建了油菜素内酯信号转导途径调控大白菜叶球发育的分子网络，为结球蔬菜育种提供了新思路。