中国农业科学 | 华中农业大学联合甘肃省农业科学院作物研究所探究甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位

甘蓝型油菜是我国乃至世界上主要的油料作物之一，同时也具有饲用、观赏、菜用、肥用等其他功能。在油菜的生长发育过程中，高温、干旱和病虫害不利环境因素会造成严重产量降低和品质下降。叶片是植物进行光合作用及蒸腾作用的主要场所，叶片表面蜡质是疏水层，表现为白霜蜡状， 在陆生植物抵御环境缺水、紫外线等逆境过程中发挥重要作用。此外，表皮蜡质还可以减少叶表面灰尘、碎屑附着，有助于植物自清洁，提高叶片等光合作用效率。通常情况，叶片表皮蜡质缺失在视觉上 表现为更光滑、明亮，称为光叶；也有部分植物中光叶是叶表皮蜡质增加、排布发生变化引起。 利用光叶突变体解析油菜表皮蜡质形成机制对于提高油菜抗逆能力、实现高产稳产具有重要意义。

近期，华中农业大学联合甘肃省农业科学院作物研究所完成的题为“甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷4期正式发表。

通过对油菜光叶突变体M8和普通蜡质叶中双11（ZS11）和C20的叶片表征进行记载，使用便携式植物光合作用测 量系统测定叶片光合速率；利用M8和ZS11、C20分别杂交获得2个F₁、自交构建2个F₂分离群体，用于分析油菜光叶性状 的遗传规律；选取M8和ZS11杂交的F₂群体中光叶和蜡质叶表型单株分别进行混池，通过集团分离分析法结合靶向测序技 术进行基因克隆，结合比较基因组和转录组数据进行候选基因预测，并通过RT-PCR验证候选基因。

 甘蓝型油菜光叶和普通蜡质叶品种间的性状及净光合速率比较

甘蓝型油菜光叶表型叶片气孔导度更大、光合效率更高。

 光叶和普通蜡质叶F₂单株分离的卡方测验

遗传分析表明，M8光叶性状受1对基因控制，光叶相对蜡质叶为隐性。

甘蓝型油菜光叶候选基因的精细定位

 甘蓝型油菜光叶突变体M8中A08染色体存在片段缺失

图位克隆将光叶控制基因定位至A08染色体0.134—0.699 Mb物理区间内。进一步分析发现，相比于ZS11，光叶突变体M8中A08染色体0.22—0.58 Mb 区间存在大片段缺失，ZS11在该区段中的BnaA08G0006900ZS（BnaA08.SAGL1）可能为光叶的候选基因， 该基因编码一个Kelch-F-box蛋白，在ZS11叶片中表达量高而M8中未检测到，该基因缺失可能导致了M8光叶表型。

甘蓝型油菜光叶新突变体M8相比野生型蜡质叶片光合速率更高，该光叶表型受1对隐性基因控制；图位克隆鉴定到光叶性 状调控基因为BnaA08.SAGL1，基因缺失产生了光叶表型。该文章获得甘肃省科技计划重大项目（21ZD4NA022）、国家自然科学基金（31960436）、甘肃省农业科学院院列项目（2022GAAS54、2021GAAS13、 2021GAAS43、2023GAAS43）的资助。

论文链接：

《甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位》

引用本文：

关志林, 靳丰蔚, 刘婷婷, 王毅, 谭莹莹, 杨春慧, 李蕊彤, 王博, 刘克德, 董云. 甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位[J]. 中国农业科学, 2024, 57(4): 650-662.

GUAN ZhiLin, JIN FengWei, LIU TingTing, WANG Yi, TAN YingYing, YANG ChunHui, LI RuiTong, WANG Bo, LIU KeDe, DONG Yun. Genetic Analysis and Gene Mapping of Glossy Leaf in Brassica napus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(4): 650-662.