類胡蘿卜素廣泛存在于植物、藻類和細菌中，是植物中重要的色素，賦予花和果實獨特的顏色，且具有保護光合作用。類胡蘿卜素是維他命A合成的前體物質，有利于保障人體器官的正常發(fā)育和免疫反應。脂溶性的類胡蘿卜素能更有效地被人體吸收和利用，研究油料作物中類胡蘿卜素含量的調控機制可為解決維他命A缺乏問題提供有效的途徑。植物中類胡蘿卜素的穩(wěn)定積累依賴于類胡蘿卜素生物合成/儲存與降解之間的代謝平衡。因此，類胡蘿卜素裂解加氧酶（CCDs）的催化裂解活性是調節(jié)類胡蘿卜素積累的關鍵因素之一。然而，大豆相關基因在類胡蘿卜素代謝中的作用及相關機制研究仍然匱乏。

 

　　中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所馮獻忠團隊通過篩選伽馬射線誘變的大豆突變體庫，獲得了4個花色變黃且種子中類胡蘿卜素含量升高的gmicc突變體株系。利用構建的圖位克隆群體成功定位到候選基因：GmCCD4，該基因編碼類胡蘿卜素裂解雙加氧酶，通過降解類胡蘿卜素產生β-紫羅蘭酮，是類胡蘿卜素積累的負調控因子。全基因組關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，GmCCD4基因為控制大豆中類胡蘿卜素含量的3個關鍵調控位點之一；栽培大豆中存在4種GmCCD4的單倍體型，不同的單倍體型中類胡蘿卜素含量有明顯差異，H1單倍型大豆的類胡蘿卜素含量最高。本研究解析了GmCCD4基因調控大豆類胡蘿卜素含量的分子機制，為調控油料作物中類胡蘿卜素含量提供了重要的基因資源；對高營養(yǎng)、高品質作物育種具有重要的科學意義和應用價值。

 

　　本研究以“GmCCD4 controls carotenoid content in soybeans”為題在國際期刊Plant Biotechnology Journal發(fā)表。東北地理所高金珊特別研究助理為論文第一作者，馮獻忠研究員為論文通訊作者。相關研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金等項目的資助。