油菜是我国第一大油料作物,也是我国国产食用植物油的主要来源。开花时间不仅影响油菜产量、品质和抗病性,还是影响短生育期油菜品种选育的关键因素,对于我国充分利用冬闲田、扩大油菜种植面积、促进农民增收具有重要意义。然而,甘蓝型油菜中克隆的开花相关基因极少,调控其开花时间的分子机制仍不清楚。
近日, 西北农林科技大学农学院陈明训教授团队Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Transcription factors BnaC09.FUL and BnaC06.WIP2 antagonistically regulate flowering time under long-day conditions in Brassica napus”的研究论文。该研究揭示了转录因子BnaC09.FUL与BnaC06.WIP2拮抗调控甘蓝型油菜开花时间的分子机制,为甘蓝型油菜生育期改良提供了重要参考。
该研究统计了两年间165份甘蓝型油菜核心种质资源的开花时间,利用全基因组关联分析定位到一个编码MADS-box家族转录因子的 BnaC09.FUL为调节开花时间的候选基因。该基因在抽薹前后的茎尖分生组织大量表达,过表达 BnaC09.FUL促进长日照下甘蓝型油菜的开花。相反,利用CRISPR/Cas9敲除 BnaFUL则抑制长日照下甘蓝型油菜的开花。酵母双杂交、split-LUC、BiFC和免疫共沉淀实验表明,BnaC09.FUL与C2H2锌指蛋白转录因子BnaC06.WIP2存在相互作用。进一步研究发现,过表达 BnaC06.WIP2能够抑制长日照下甘蓝型油菜的开花,与 BnaC09.FUL过表达株系表型相反,与 BnaFUL敲除株系表型类似。转录组分析发现,BnaC06.WIP2能够抑制开花相关基因表达。ChIP-qPCR 和dual-LUC实验检测发现,BnaC09.FUL能够结合 BnaC03.SOC1、 BnaA08.CAL和 BnaC03.CAL的启动子并促进这些基因表达。上述结果说明,BnaC09.FUL与BnaC06.WIP2可能拮抗调控甘蓝型油菜的开花时间。
BnaC09.FUL-BnaC06.WIP2拮抗调控长日照下甘蓝型油菜开花时间的工作模型
综上所述,该研究揭示了BnaC09.FUL-BnaC06.WIP2分子模块拮抗调控甘蓝型油菜开花时间的分子机理,为短生育期油菜品种选育提供了宝贵的基因和种质资源。
西北农林科技大学农学院硕士研究生闵远昌为论文的第一作者、博士研究生何双呈和硕士研究生王鑫为共同第一作者,陈明训教授为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、陕西省科技创新团队和陕西省重点研发计划等项目的资助。
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