9月24日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)在蕎麥中鑒定到一個(gè)新型黃酮類物質(zhì)生物合成基因簇 UFGT3 ，并解析了該基因簇參與高海拔環(huán)境適應(yīng)性調(diào)控的機(jī)制。該研究為探究黃酮類物質(zhì)和蕎麥環(huán)境適應(yīng)性的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué) （ Advanced Science ）》雜志上。

 

　　我國是蕎麥的起源中心和多樣性中心，不僅具有生育期短，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特性，還富含蘆丁等黃酮類活性物質(zhì)。大量研究表明，黃酮類物質(zhì)的含量不僅是蕎麥的重要品質(zhì)性狀，還與其極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力密切相關(guān)，因此，挖掘調(diào)控黃酮類物質(zhì)生物合成的關(guān)鍵基因，解析其分子調(diào)控通路，為未來蕎麥分子育種和培育突破性品種提供了理論基礎(chǔ)和基因資源。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，苦蕎1號(hào)染色體上葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶基因啟動(dòng)子區(qū)域的基因變異與多種黃酮類物質(zhì)含量密切相關(guān)。對(duì)該位點(diǎn)進(jìn)一步分析，鑒定出一個(gè)特殊的生物合成基因簇 UFGT3 。該基因簇包含一個(gè)磷酸激酶基因 PAK 、兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子基因 MADS1/2 和一個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶基因 UFGT3 ，四者相互作用形成了一個(gè)調(diào)控黃酮類物質(zhì)生物合成的分子模塊。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在野生近緣種中，花青素糖基轉(zhuǎn)移酶基因受到該基因簇分子模塊調(diào)控，催化生成保護(hù)植物免受紫外線損傷的黃酮類化合物，使野生近緣種具有更強(qiáng)的高海拔適應(yīng)性。同時(shí)，該研究還發(fā)現(xiàn) UFGT3 基因簇在蕎麥屬植物中廣泛存在，并在栽培蕎麥中保持結(jié)構(gòu)和功能的保守型。該研究為探究蕎麥黃酮類物質(zhì)的生物合成和植物生態(tài)適應(yīng)性的分子機(jī)制提供了新的見解。

 

　　作科所博士后黃旭，副研究員何毓琦、張凱旋等為該論文的共同第一作者，周美亮研究員為論文的通訊作者，中國工程院劉旭院士為本文研究提供了指導(dǎo)。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、中國農(nóng)科院青創(chuàng)項(xiàng)目和歐盟地平線2020等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202403603