華中農業(yè)大學植物科學技術學院王晶副教授課題組在Journal of Experimental Botany雜志發(fā)表題為“Transposon insertions within alleles of BnaFLC.A10 and BnaFLC.A2 are associated with seasonal crop -type in rapeseed”的研究論文，相關研究揭示了BnaFLC.A10 和 BnaFLC.A2啟動子區(qū)不同轉座子插入后導致的轉錄水平變化，由此決定甘藍型油菜對春化的需求，并影響生態(tài)型分化的遺傳機制。
某些植物在生長發(fā)育過程中必須經歷一段低溫的過程才可以開花，這一過程稱之為“春化”。在擬南芥中，這一過程主要受FLC（FLOWERING LOCUS C）基因控制，低溫春化使其表達量降低，從而解除了其對“成花素”基因FT（FLOWERING LOCUS T）的抑制。甘藍型油菜是我國及世界上重要的油料作物，根據其對春化時間的需求不同，可以分為春性（開花早，基本無需春化）、冬性（開花晚，需要經歷較長時間低溫春化）和半冬性（需要中等程度的低溫春化）三種生態(tài)型。我校油菜團隊的前期工作表明，甘藍型油菜具有9個FLC的同源基因，其中BnaFLC.A10啟動子區(qū)一個MITE轉座子的插入在很大程度上決定了冬性甘藍型油菜對春化的需求，而BnaFLC.A2則是決定半冬性油菜春化需求的關鍵基因。但MITE 具體是如何影響B(tài)naFLC.A10的表達以及兩個基因如何共同作用決定油菜春化需求的機制并不清楚。
BnaFLC.A10和BnaFLC.A2表達模式以及互作對開花期的影響
本研究中，對三種典型生態(tài)型油菜等位基因序列的分離、比較發(fā)現， BnaFLC.A10啟動子區(qū)除冬性油菜中已發(fā)現的MITE轉座子外，在半冬性油菜和春性油菜中分別具有一個4.422 kb hAT 和一個 5.625 kb LINE轉座子；半冬性油菜BnaFLC.A2啟動子區(qū)具有一個已知的2.833kb的插入，而在春油菜中，其第一內含子中具有一個810bp插入。不同轉座子的插入與兩個基因在三種類型油菜春化前葉片中的表達量、春化過程中表達的動態(tài)變化及開花時間相對應。MITE轉座子的插入起到了增強子的作用，而5.625 kb LINE和810bp的插入則分別導致了兩個基因的沉默。遺傳分析表明，帶有MITE 的BnaFLC.A10和不帶任何插入的BnaFLC.A2均可以顯著推遲春油菜的開花時間，兩個位點同時存在使得開花時間進一步推遲，但不足以使春性油菜轉變?yōu)槎杂筒?。對包含?20份甘藍型油菜自然群體的單倍型分析表明，帶有MITE 的BnaFLC.A10是決定甘藍型油菜較強春化需求和晚開花的關鍵基因；無MITE存在時，不具任何插入的BnaFLC.A2則是決定春化需求、影響開花時間的關鍵基因。上述結果為油菜不同生態(tài)亞型分化的遺傳解析奠定了基礎，也為油菜的生育期改良提供了參考。
植物科學技術學院碩士研究生殷帥和萬明為論文共同第一作者，王晶副教授為論文通訊作者。本研究受到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和“973”計劃的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/jxb/eraa237
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魯公網安備 37060202000128號
