東北地理所在菜豆黃金勾豆莢顏色變異及類黃酮物質(zhì)代謝方面取得研究進展
菜豆是我國及世界重要的食用豆類之一，具有品種繁多，表型特征差異大，基因組小和繁殖周期短等特點，是研究豆科植物基因功能的重要資源。黃金勾作為我國北方的優(yōu)良菜豆品種深受歡迎，其突出特點是肉厚，纖維少，營養(yǎng)豐富。研究團隊通過輻射誘變，構(gòu)建了黃金勾突變體庫。在3500株M3代單株株行中，生育期（開花期與成熟期），葉部性狀，株型，育性及豆莢或種皮顏色等性狀都表現(xiàn)出豐富的變異。
野生型黃金勾的豆莢隨著生長快速褪綠變黃，而在突變體庫中出現(xiàn)較高比例的綠色豆莢突變體，該突變體的豆莢顏色一直保持綠色。為研究黃金勾豆莢褪綠及類黃酮營養(yǎng)成分的變化，對3個發(fā)育階段的豆莢進行了轉(zhuǎn)錄組和代謝組測序。隨著豆莢的發(fā)育，葉綠素含量不斷降低，在野生型黃金勾中下降速率更快。對葉綠素代謝通路分析發(fā)現(xiàn)，葉綠素降解基因紅色葉綠素降解產(chǎn)物還原酶（RCCR）在黃金勾綠色小豆莢中高表達(dá)，而在綠色豆莢突變體中其表達(dá)量極低，推測該基因是黃金勾豆莢褪綠的關(guān)鍵基因。另一方面，綠色豆莢突變體豆莢質(zhì)地較硬，烹飪口感差，通過對纖維素含量進行測定，發(fā)現(xiàn)綠色豆莢突變體中纖維素含量顯著高于野生型。且與野生型相比，綠色豆莢突變體中葉纖維素合成基因表達(dá)量上調(diào)。通過豆莢代謝組研究，共檢測到154種類黃酮物質(zhì)，且隨著豆莢發(fā)育，多數(shù)類黃酮物質(zhì)含量降低。在黃金勾中，柚皮苷，牡荊素-2-O-鼠李糖苷，異槲皮甙，槲皮素，山奈酚，紫云英苷和芒柄花苷含量較高。而木犀草素，芹菜素，李屬異黃酮，鷹嘴豆素，黃顏木素在綠色豆莢突變體中含量較高。該研究從生理和分子水平揭示了黃金勾豆莢褪綠的機制，并對豆莢發(fā)育過程中類黃酮物質(zhì)進行代謝分析，為解析營養(yǎng)物質(zhì)變化提供理論基礎(chǔ)。
本研究得到了國家重點研發(fā)項目，先導(dǎo)專項及國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
文章鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2020.570816/full...
圖1 野生型與綠莢突變體豆莢顏色變化模式圖
附件下載：
吉公網(wǎng)安備22017302000214號
