油菜是我國重要的油料作物，也是食用植物油和飼用蛋白的重要來源，然而種子中富含的色素與多酚物質不僅參與非營養物質的積累，直接影響種皮發育中色澤的變化，嚴重影響了菜籽油品質和餅粕飼用價值。研究表明黃籽甘藍型油菜具有種皮薄、含油量高，榨取的油質清澈，原油中色素含量少等一係列優點。因此，黃籽性狀是油菜品質改良的重要目標之一。然而，自然界中不存在天然的黃籽種質，黃籽品係主要通過芸薹屬作物（白菜型×甘藍型、芥菜型×埃塞爾比亞芥、芥藍×白菜型）種間雜交獲得，易受環境因素影響。前期實驗室研究證明影響粒色變化的色素差異物質及其衍生物可通過類黃酮途徑的多個分支形成，涉及多個基因參與調控，但具體的調控機製不清楚，因此培育穩定遺傳的黃籽優異品係較為困難。

　　2023年8月25日，西南大學油菜分子生物學研究團隊李加納教授/曲存民教授在Nature Communications發表了題為Comparative genomic analyses reveal the genetic basis of the yellow-seed trait in Brassica napus的研究論文，該研究通過甘藍型油菜黃籽GH06和黑籽中油821高質量基因組的組裝，圍繞控製種皮色澤主效QTL區間，成功克隆了一個控製油菜種皮色澤重要基因，並解析了其參與調控種皮色澤形成和類黃酮代謝的分子機製，為油菜品質性狀改良提供了新的分子策略。

　　研究通過二代（Illumina）和三代（PacBio）基因組測序，結合Hi-C技術輔助組裝，獲得甘藍型油菜黃籽GH06和黑籽ZY821高質量基因組圖譜，組裝的基因組大小分別為846.29 Mbp和863.16 Mbp，contig N50分別為3.65 Mb和3.64 Mbp，約有94.04%和93.34%的基因組序列被掛載在19條染色體上，將GH06基因組和中油821基因組比對分析，共檢測到了18,505個結構變異，包括10,208個插入和8,297個缺失，其中A亞基因組比C亞基因組表現出更多的變異，這表明A亞基因組在油菜進化過程中經曆了更多的基因重組事件。在對粒色性狀傳統QTL定位基礎上，結合QTL-seq、基因組、轉錄組等多組學分析，發現編碼R2R3-MYB型轉錄因子的BnA09MYB47a是控製黃籽性狀的主要候選基因(圖1)。

　　圖1 GH06和ZY821基因組的特征、兩個親本品係和兩個極端群體的表型以及重組自交係的QTL-seq結果。

　　通過對過表達/沉默BnA09MYB47a轉基因油菜研究，發現該基因與種皮色澤呈現正相關，還影響了芸薹屬作物種皮色澤性狀的重要組成成分表兒茶素、山奈酚、異鼠李素和花青素苷及其衍生物等類黃酮代謝產物的合成(圖2)。此外，序列變異是黃籽和黑籽油菜BnA09MYB47a功能差異的基礎，雙熒光素酶試驗、EMSA和ChIP-qPCR等體內外實驗證明黑籽等位基因BnA09MYB47aZY821通過直接激活BnTT18的表達來促進黃酮類化合物的生物合成，而黃籽等位基因BnA09MYB47aGH06無顯著調控作用（圖3）。綜上所述，該研究豐富了甘藍型油菜參考基因組數目，特別是繼唯一已公布的No2127黃籽參考基因組之後補充了新的黃籽基因組，為黃黑籽油菜基因組深入研究、優異基因資源的挖掘利用，培育高商業價值的油菜，促進芸苔屬作物中黃酮類化合物合成代謝調控的分子機製研究提供理論依據和資源。

　　圖2 BnA09MYB47a 影響黃酮類化合物的積累

　　圖3 BnA09MYB47a調控類黃酮途徑基因

　　該研究團隊自上世紀60年代開展甘藍型黃籽油菜研究，不僅擁有國際上第一個黃籽甘藍資源，進而獲得A、C亞基因組均含有黃籽基因、黃籽性狀穩定的甘藍型黃籽油菜材料；建立了近紅外粒色定量鑒定選擇技術；通過多種來源黃籽材料（分別來自白菜型、芥菜型、埃塞俄比亞芥、甘藍、輻射誘變等）的複合雜交，獲得一批粒色性狀遺傳穩定、農藝性狀優良的甘藍型黃籽油菜親本，先後育成甘藍型黃籽油菜新品種“渝黃1號”、“渝黃2號”、“渝黃4號”、“渝油28”和國際領先的第一個黃籽高油酸品種“康油2號”均通過國家品種審定或登記，並在生產上大麵積推廣應用，產生了巨大的經濟社會效益，成果“甘藍型黃籽油菜遺傳機理與新品種選育”獲得2015年度國家科技進步二等獎，2020年被列為重慶市第一批市級農業種質資源保護單位“重慶市作物種質北碚油菜資源庫”等。在Nature Communications、Nucleic Acids Research、The Crop Journal、Theoretical and Applied Genetics等學術期刊上發表甘藍型油菜黃籽基因位點、木質素、色素成分QTL和重要代謝途徑相關基因鑒定等方麵的研究成果，確立了甘藍型黃籽油菜基礎研究與生產應用在國際上的領先地位。

李加納教授（第二排左3），曲存民（第二排右2），盧坤（第3排左4）

　*作者和基金項目

　　西南大學曲存民教授、朱美晨碩士（現就讀於雲南大學）、胡冉博士、香港中文大學牛永超博士、陳思博士和趙會彥博士為該論文共同第一作者，西南大學李加納教授和盧坤教授、加拿大農業部薩斯卡通研究中心付福友博士為該論文的共同通訊作者。另外，華中農業大學易斌教授、新加坡國立大學餘皓教授和李騁翔博士、香港中文大學的林漢明和鍾思林教授、加拿大薩斯喀徹溫省大學的邱曉教授等為本文做出同等貢獻。該研究受到國家自然科學基金、科技創新2030項目、重慶市自然科學基金、111項目等項目的資助。