近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)油菜團隊聯(lián)合崖州灣國家實驗室和南洋理工大學(xué)在Plant Physiology上發(fā)表了題為“Transcriptional regulation of transcription factor genesWRI1andLAFLduringBrassica napusseed development”的研究論文。該研究基于甘藍型油菜種子發(fā)育兩個時期的群體轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，首次定義了與環(huán)境互作的表達QTN（expressionQTN-by-environment interaction，eQEI），鑒定并驗證了調(diào)控WRI1和LAFL（油脂合成關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子）表達的上游轉(zhuǎn)錄因子，為油料作物種子油脂積累的調(diào)控機制提供了新的見解。
QTN與環(huán)境的交互作用（QEI）的研究有利于剖析復(fù)雜性狀的遺傳與環(huán)境互作機制，該研究使用多位點全基因組關(guān)聯(lián)分析方法3VmrMLM，基于302個油菜的種子發(fā)育20天和40天群體轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過eGWAS共鑒定到237個表達QTN（expressionquantitative trait nucleotide，eQTN）與WRI1和LAFL相關(guān)，并首次鑒定了51個與WRI1和LAFL相關(guān)的環(huán)境互作的eQTN（eQEI）?；赗NA-seq和ATAC-seq數(shù)據(jù)，構(gòu)建了XGBoost和basenji機器學(xué)習(xí)模型挖掘QTN附近的候選基因，鑒定到15個潛在的調(diào)控WRI1和LAFL表達的新候選基因。
該研究進一步構(gòu)建了WRI1和LAFL在種子發(fā)育20天和40天的共表達模塊，發(fā)現(xiàn)WRI1和LAFL基因及主要在M35中共表達，GO富集結(jié)果表明該模塊是種子發(fā)育和油脂生物合成的關(guān)鍵模塊，參與該模塊的還有4個新發(fā)現(xiàn)的候選基因，BnaC04.VAL1，BnaA10.AGL15，BnaA10.MYB56和BnaC03.MYB56，其表達水平與M35中的WRI1及LAFL呈顯著正相關(guān)。
為了探索該影響種子成熟和油脂代謝相關(guān)的M35模塊，對該模塊內(nèi)的相關(guān)基因調(diào)控進行了驗證。其中BnaC03.MYB56被預(yù)測調(diào)控BnaA09.LEC1的表達，且參與多個重要表達模塊。研究通過瞬時雙熒光素酶報告實驗和酵母單雜實驗，驗證了BnaC03.MYB56與BnaA09.LEC1啟動子區(qū)域的DNA結(jié)合特異性。BnaC03.MYB56及其同源基因與BnaA09.LEC1和BnaA07.WRI1在不同組織和種子發(fā)育階段的表達趨勢一致。兩個T-DNA插入的擬南芥MYB56突變體與野生型相比，MYB56突變體種子含油量顯著降低，且與油份合成相關(guān)的12個基因的表達水平在兩個突變體中都顯著下調(diào)，這表明MYB56激活LEC1的表達，從而調(diào)控了種子油脂合成。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點實驗室博士后韓勖和崖州灣國家實驗室博士后彭妍為論文共同第一作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae378
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