近日，Plant Cell and Environment(IF2014=6.96) 在線發表了華中農業大學油菜營養遺傳課題組在甘藍型油菜硼高效研究方面取得的新進展。該研究借助QTL精細定位與轉錄組分析克隆了油菜中一個硼高效基因BnaA3.NIP5;1。論文標題為Transcriptomics-assisted QTL fine mapping for the rapid identification of a NODULIN 26-LIKE INTRINSIC PROTEIN gene regulat。

硼是植物生長發育必需的微量營養元素。甘藍型油菜是我國主要的油料作物，需硼多，對缺硼敏感，而我國油菜主產區正是土壤有效硼缺乏的地區，施用硼肥是我國油菜生產的重要保障。由徐芳森教授領導的油菜營養遺傳課題組長期致力于油菜養分高效利用的研究，最近在油菜硼高效基因克隆的研究中取得新進展。

該課題組在甘藍型油菜A3染色體檢測到一個硼高效主效QTLqBEC-A3a的基礎上，利用發展構建的油菜qBEC-A3a近等基因系，通過苗期營養液和懸浮細胞系的培養試驗，發現在缺硼條件下qBEC-A3a顯著提高了油菜耐低硼脅迫的能力；在土壤盆栽缺硼條件下，該QTL顯著提高了油菜成熟期的籽粒產量。研究進一步采用全基因組重測序技術開發SNP及InDel分子標記，利用BC4F3/BC4F3:4與BC4F4/BC4F4:5群體開展基因型分析和硼效率表型測驗，將目標QTL精細定位到119 kb包含21個基因的染色體區段內。隨后，利用全基因組數字基因表達譜分析低硼脅迫下近等基因系間的差異表達基因，發現二者在根部差異表達的僅有一個NODULIN 26-LIKE INTRINSIC PROTEIN （NIP）基因，其與擬南芥硼酸通道基因AtNIP5;1同源并命名為BnaA3.NIP5;1。生物信息學分析表明甘藍型油菜的BnaA3.NIP5;1蛋白屬于MIP蛋白超家族中NIP II亞家族成員，該基因起源于其二倍體祖先白菜的BraA3.NIP5;1基因，在油菜硼吸收轉運基因的共表達網絡中發揮核心作用。BnaA3.NIP5;1基因在硼高效與低效親本間氨基酸序列并無差異，但5'UTR區存在11個SNP及1個InDel變異。序列保守性及順式作用元件分析表明，5'UTR區可能是調控不同基因型硼效率差異的關鍵因子。研究結果為進一步揭示甘藍型油菜硼高效的分子調控機制及油菜硼營養的遺傳改良提供了新的基礎。該研究也證明了QTL-seq技術在具有復雜基因組的異源四倍體油菜中進行QTL分析的可行性。

論文的第一作者是2014級博士研究生華營鵬，通訊作者是徐芳森教授，課題研究得到了國家自然科學基金（31572185, 31372129）的資助。

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