生菜叶色的遗传和分子机理

南湖新闻网讯（通讯员 陶蓉）近日，我校园艺植物生物学教育部重点实验室生菜团☆队在国际刊物《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为《Characterization of four polymorphic genes controlling red leaf color in lettuce that have undergone disruptive selection since domestication》的研究论文，报道ζ了通过正向遗传学的方法克隆到4个调控生菜花青素合成的基因，重点阐明了生菜叶色的遗传和分子机理，为生菜改良和育种奠定了理论基→础。

花青素是一种重要的代谢产物，能帮助植物抵抗生物和非生物逆境，它的高抗氧化活性，具有极高的保健功能。生菜作为世界上最重要的蔬菜之一，其叶色存在很大※的变异。生菜叶色由多个位点调控，导致其遗传分析变得异常复杂。在本↙研究中ㄨ，课题组利用BSA+RNA-seq方法对一个生菜叶色分离群体进行遗传分析，鉴定到多个调控位点。通过对潜在位点构建单基因分离群体，并利用这些」单基因分离群体对相关基因进行精细定位、成功克隆了4个调控生菜叶色的基㊣　因，它们的功能得到转基因验证。

研究结果表明，这4个基因分别编码bHLH、R2R3-MYB、R3-MYB和WD-40，其中bHLH和R2R3-MYB为正调控因子，R3-MYB和WD-40为负调控因子。当生菜中编□码bHLH转录因子的基因发生突变时，花青素代谢途径被阻断，从而产生绿①色叶片。而当另外3个基因（R2R3-MYB, R3-MYB, WD-40）发生突变时，会促进花青素的积累，从而产生不同颜色的生菜。Y2H发现R2R3-MYB和R3-MYB均能与bHLH结合,表明 R3-MYB能竞争R2R3-MYB与bHLH的结合从而抑制花青素的合成，而Y2H发现WD-40与R2R3-MYB之间没有◣互作，说明WD-40并非通ㄨ过竞争LsTTG1来抑制花青素的合成。进一∴步序列分析发现WD-40为AtRUP1/ AtRUP2的同源体，但与拟南芥的调控途径不同的是，生菜WD-40并非通过调控HY5来影响花青素的合成。最后在对♂野生生菜和栽培生菜进行序列分析研究时发现这4个基因√的功能突变均发生在驯化之后，表明生菜叶色在育种过程中经历了歧化选择，即仅含有少量花青素的野生生菜通过驯化形成高花青素含量的⌒　红色生菜和不含花青素绿色生菜。

该研究利用BSA 结合高通量测序的方法，成功克隆调控复杂性状的多个基因，对其它作物复杂性▼状的遗传分析具有借鉴作用，系统地阐明了生菜花青素积累的遗传和分子机理，为生菜叶色的选育提供了方法指导和理论依据。

园艺植物生物学教育部重点实验室生ω　菜团队博士研究生苏文清、陶蓉为论文共同第一作者，陈炯】炯副教授为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13213

审核人：陈炯炯