CRISPR/Cas9介导的BoBADH2基因编辑培育新型芳香花椰菜及其分子机制研究

本研究针对花椰菜(Brassica oleracea var. botrytis L.)风味改良需求，通过CRISPR/Cas9技术靶向编辑BoBADH2基因，首次揭示该基因调控2-乙酰基-1-吡咯啉(2-AP)合成的分子机制，成功培育出具有"爆米花香"的芳香型花椰菜新品种，为蔬菜品质育种提供新策略。

　　

花椰菜作为十字花科重要蔬菜，虽富含蛋白质、膳食纤维和维生素，但其风味单一问题长期制约消费体验。2-乙酰基-1-吡咯啉(2-AP)作为赋予香米、玉米等作物特征香气的关键化合物，其合成通路在花椰菜中尚未阐明。中国农业科学院烟草研究所等机构的研究团队通过多组学分析结合基因编辑技术，首次解析了花椰菜中BADH基因家族的功能分化，相关成果发表于《Molecular Horticulture》。

研究采用CRISPR/Cas9基因编辑系统，以花椰菜自交系QN-52为材料构建BoBADH1/2单/双突变体；通过GC-MS定量分析2-AP含量，结合820份甘蓝种质重测序数据验证自然突变体；建立KOH浸泡感官评价体系鉴定芳香表型。

BoBADH基因鉴定与系统发育分析
全基因组筛选鉴定出BoBADH1(BOB06G101460)和BoBADH2(BOB03G089620)，二者蛋白序列同源性达79%但进化轨迹分化。系统发育树显示BoBADH2与拟南芥ALADH10A9(AT3G48170)亲缘最近。

基因编辑突变体创制
针对BoBADH基因第二外显子设计sgRNA，获得bobadh1-3(23-bp缺失)、bobadh2-7(7-bp缺失)等6种移码突变株系。农杆菌介导的遗传转化效率达87.8%(41/47)，突变体在生育期、生物量等农艺性状上与野生型无显著差异。

芳香表型与2-AP积累机制
感官评价显示仅BoBADH2突变体产生爆米花香气。GC-MS检测证实其2-AP含量(0.855-2.683 mg/kg)较野生型(0.001-0.025 mg/kg)显著提升。自然种质PN_0816/PN_0818中BoBADH2功能缺失突变进一步验证该基因特异性调控2-AP合成。

该研究首次阐明BoBADH2是花椰菜2-AP合成的关键负调控因子，突破传统育种对风味性状的改良瓶颈。通过建立"基因编辑-代谢调控-种质创新"的分子设计育种体系，为培育高附加值蔬菜品种提供新范式，对促进健康膳食转型具有重要意义。