7月14日，PlantBiotechnology Journal線上發表了華中農業大學傅廷棟院士領銜的油菜雜種優勢利用課題組題為“Increased seed number per silique in Brassica junceaby deleting cis-regulatory region affecting BjCLV1expression in carpel margin meristem”的研究論文。該研究發現芥菜型油菜BjCLV1通過調控心皮邊緣分生組織穩態功能促進了多室角果形成。
據研究人員介紹，提高產量是油菜遺傳改良的永恆目標。油菜角果性狀可以直接影響油菜的產量，主要是因為角果在發育成熟時期，既作為“庫”的重要儲存器官，又作為“源”的重要光合器官。囙此，改良角果性狀是油菜高產育種中較為關鍵的一個環節。多室角果油菜由於其每角果粒數顯著多於普通兩室資料，具有潜在的增產效益受到很多研究者的關注。
研究人員發現，普通油菜的成熟角果是由2個角果皮組成，角果開裂後，其內部可見1個“I”型假隔膜把角果隔成2個果室，每個果室都有1排籽粒；而三室油菜的成熟角果是由4個角果皮組成，角果內部是由1個“II”型假隔膜隔成3個果室，中間的大果室含有2排籽粒，兩邊小果室各含有1排籽粒。三室角果的每角粒數較兩室角果顯著增多，具有潜在的增產效果。
在全生育期比較這兩種油菜的錶型差异，發現僅在花發育第5期（即心皮原基佔據花分生組織）時，2個心皮原基的融合部位含有一個分生組織特性的組織，心皮邊緣分生組織（CMM），三室油菜的雌蕊CMM較兩室油菜膨大；隨後，含有膨大CMM的雌蕊發育形成三室角果。與CMM相比，其他分生組織未見差异。
圖比特尅隆到控制三室角果性狀的2個隱性核基因中的另一個基因mc2，是一個擬南芥CLV1同源基因BjA7.CLV1。BjA7.CLV1的啟動子調控區域含有一段914-bp缺失序列，該缺失序列不改變BjA7.CLV1蛋白的結構和功能，僅使BjA7.CLV1在雌蕊子房中的表達量下降。這些結果和三室角果的錶型結果吻合。
轉基因互補驗證必須含有全長啟動子的BjA7.CLV1基因才能恢復兩室角果錶型，而啟動子不含有這段914-bp缺失序列的BjA7.CLV1基因不能够恢復兩室角果錶型。表明914-bp缺失序列中含有調控BjA7.CLV1在CMM中特异表達的順式調控元件。
通過對十字花科物種中CLV1同源基因的啟動子區域進行共線性分析，發現mc2啟動子的914-bp缺失序列在這些同源基因的啟動子區域十分保守。而且，啟動子僅缺失這段共線性保守序列的BjB3.CLV1基因也僅影響該基因在維持CMM穩態的功能。
該研究的主要創新點在於通過錶型證據和分子生物學證據解釋了J163-4的錶型不同於其他多室油菜的原因，主要由於mc2的突變形式與其他報導的多室基因不一樣，提出了一種十字花科作物產量相關性狀改良的新思路，可以在不改變CLV1同源基因編碼蛋白功能的前提下，通過對這段保守順式調控序列進行精准編輯，起到僅微調CMM的發育，使其形成含有更多的籽粒的多室角果。
華中農業大學植物科學技術學院博士研究生王剛為該論文的第一作者，沈金雄教授為論文的通訊作者。該研究受到國家自然科學基金（31571698）和國家重點研發計畫（2016YFD0101300）的支持。
原文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13664
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