基于基因组学对芸苔属植物（Brassica juncea (L.) Czern）种子中生物活性化合物、油脂及脂肪酸分子调控机制的探究

《Plant Molecular Biology Reporter》：Genomic Insights into Molecular Regulation of Bioactive Compounds, Oil and Fatty Acids in the Seeds of Brassica juncea (L.) Czern

本研究通过GWAS分析191份油用芥菜种质资源，鉴定出DHS2、GPS1和CPI1等关键基因，揭示脂肪酸合成与生物活性物质积累的遗传机制，为分子标记辅助育种提供理论依据。

　　

摘要

油料芸苔属植物，尤其是Brassica juncea，因其较高的油含量以及具有健康促进作用的生物活性化合物（如生育酚和植物甾醇）而备受重视。其是否适合人类食用或工业用途，取决于其脂肪酸的组成。改善这些性状是提升该作物价值的关键，但Brassica juncea中这些生物活性化合物的遗传基础尚未得到充分研究。本研究旨在识别与Brassica juncea中这些生物活性化合物相关的基因组区域。在连续两年内，研究人员对191份Brassica juncea样本的油含量、脂肪酸组成及生物活性化合物（生育酚和植物甾醇）进行了检测。通过全基因组关联研究（GWAS）来分析单核苷酸多态性（SNPs）与种子品质性状之间的关联。所有研究性状均表现出显著变异。其中13份样本具有优异的品质性状，有望用于芸苔属植物的改良计划。二十碳烯酸和芥酸之间存在正相关关系，这两种脂肪酸共同促进了该作物种子油中极长链脂肪酸（VLCFA）的含量。位于显著SNP附近的基因组区域包含多个参与脂质合成、生育酚合成及脂肪酸转运的功能候选基因。预测基因DHS2（3-DEOXY-D-ARABINO-HEPTULOSONATE-7-PHOSPHATE SYNTHASE 2）在生育酚的遗传中起重要作用，而基因GPS1（GERANYL DIPHOSPHATE SYNTHASE 1）和CPI1（CYCLOPROPYL ISOMERASE 1）则参与植物甾醇的合成。通过培育高产且油质优良、富含生育酚和植物甾醇的品种，有望提升该作物的价值，并通过基于标记的育种方法加速遗传改良的进程。