2021年9月6日，Journal of Experimental Botany在線發表了油菜團隊題為“BnaC7.ROT3, the causal gene of cqSL-C7, mediates silique length by affecting cell elongation in Brassica napus”的研究論文。該研究發現油菜BnaC7.ROT3通過促進角果皮細胞伸長來調控角果長度，其第五個外顯子中的單核苷酸缺失是親本之間發生表型變異的原因。
油菜（Brassica napus）是全球第二大植物油種植作物。為滿足對菜籽油日益增長的需求，提高油菜産量一直備受育種工作者的關注。油菜産量是由多個基因控制的複雜數量性狀，作為重要的光合器官之一，角果可以保護種子免受生物和非生物脅迫，并持續為種子發育提供營養，較長的角果可以為種子提供更多的環境空間和營養，從而産生更大的種子，因此被認為是提高産量的有利性狀。角果長度（SL）是由具有高遺傳力的多基因控制的典型數量性狀，然而目前僅有兩個與SL相關的主要QTLs（BnaA.ARF18.a和BnaA9.CYP78A9）被克隆和鑒定。
油菜團隊前期研究鑒定出一個新型且穩定的SL相關QTL，cqSL-C7。本研究對cqSL-C7位點進一步驗證，并通過圖位克隆分離出其緻變基因BnaC7.ROT3，其與拟南芥ROTUNDIFOLIA3基因同源，編碼一種參與油菜素類固醇生物合成的細胞色素P-450蛋白。與野生型Col-0相比，拟南芥rot3-1突變體表現出明顯較短的葉柄和角果，過表達中雙11号（ZS11，長角果親本系）油菜品種的BnaC7.ROT3基因可使突變體恢複為長葉柄和長角果表型，但過表達短角果親本系G120中的BnaC7.ROT3基因則對突變體表型無影響。此外，BnaC7.ROT3ZS11的過表達可使G120植株角果明顯增長（圖1）。
圖1. BnaC7.ROT3在拟南芥和油菜中的回補試驗
BnaC7.ROT3主要在葉片、子葉和角果中表達，編碼蛋白定位于細胞膜。細胞學觀察比較分析發現，BnaC7.ROT3ZS11轉基因植株的角果皮細胞明顯較長，表明BnaC7.ROT3可能通過促進角果皮細胞伸長來影響SL（圖2）。通過對505個油菜種質中的BnaC7.ROT3進行單倍型分析發現，G120 BnaC7.ROT3基因第五外顯子出現單核苷酸缺失。進一步單倍型分析表明，BnaC7.ROT3的多數等位基因是油菜種質中的有利等位基因，其同源物也可能參與SL調控。
圖2. 油菜轉基因陽性和陰性植株角果皮的細胞長度
博士生周顯明為該文章第一作者，洪登峰教授為論文通訊作者。該研究得到了湖北省自然科學基金、武漢應用基礎前沿項目和作物遺傳改良國家重點實驗室開放基金的資助與支持。
原文鍊接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/erab407/6364805?redirectedFrom=fulltext
