中國科學院東北地理與農業生態研究所馮獻忠團隊發現調控大豆類胡蘿卜素含量的GmCCD4基因
類胡蘿卜素廣泛存在于植物、藻類和細菌中，是植物中重要的色素，賦予花和果實獨特的顏色，且具有保護光合作用。類胡蘿卜素是維他命A合成的前體物質，有利于保障人體器官的正常發育和免疫反應。脂溶性的類胡蘿卜素能更有效地被人體吸收和利用，研究油料作物中類胡蘿卜素含量的調控機制可為解決維他命A缺乏問題提供有效的途徑。植物中類胡蘿卜素的穩定積累依賴于類胡蘿卜素生物合成/儲存與降解之間的代謝平衡。因此，類胡蘿卜素裂解加氧酶（CCDs）的催化裂解活性是調節類胡蘿卜素積累的關鍵因素之一。然而，大豆相關基因在類胡蘿卜素代謝中的作用及相關機制研究仍然匱乏。
中國科學院東北地理與農業生態研究所馮獻忠團隊通過篩選伽馬射線誘變的大豆突變體庫，獲得了4個花色變黃且種子中類胡蘿卜素含量升高的gmicc突變體株系。利用構建的圖位克隆群體成功定位到候選基因:GmCCD4，該基因編碼類胡蘿卜素裂解雙加氧酶，通過降解類胡蘿卜素產生β-紫羅蘭酮，是類胡蘿卜素積累的負調控因子。全基因組關聯分析發現，GmCCD4基因為控制大豆中類胡蘿卜素含量的3個關鍵調控位點之一；栽培大豆中存在4種GmCCD4的單倍體型，不同的單倍體型中類胡蘿卜素含量有明顯差異，H1單倍型大豆的類胡蘿卜素含量最高。本研究解析了GmCCD4基因調控大豆類胡蘿卜素含量的分子機制，為調控油料作物中類胡蘿卜素含量提供了重要的基因資源；對高營養、高品質作物育種具有重要的科學意義和應用價值。
本研究以“GmCCD4 controls carotenoid content in soybeans”為題在國際期刊Plant Biotechnology Journal發表。東北地理所高金珊特別研究助理為論文第一作者，馮獻忠研究員為論文通訊作者。相關研究得到了國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金等項目的資助。
圖 1(a)4個大豆花色變黃且類胡蘿卜素含量升高的gmicc突變體株系(b)大豆存在4種GmCCD4的單倍體型(c)不同單倍體型中的類胡蘿卜素含量存在顯著差異
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