日前,從中國農業科學院作物科學研究所獲悉,小麥親本創制與新品種選育創新團隊通過對小麥籽粒黃色素合成途徑的研究,揭示了八氫番茄紅素合酶1基因(Psy1)調控面粉顏色的分子機制。相關研究成果于10月21日發表在《BMC植物生物學(BMC Plant Biology)》雜志上。

　　隨著生活水平的提高,消費者對面粉及面制品的品質提出更高要求,面粉顏色性狀已成為小麥品質評價及遺傳改良的重要內容。類胡蘿卜素是其小麥籽粒中黃色素的主要組分,也是影響面粉顏色的主要因素。創新團隊前期研究表明,八氫番茄紅素合酶1(PSY1)是類胡蘿卜素合成途徑的關鍵酶,小麥八氫番茄紅素合成基因Psy1是影響面粉顏色的主效基因。然而,Psy1調控面粉顏色形成的分子機制卻少有報道。

　　研究人員利用RNA干擾(RNAi)、轉錄組測序(RNA-Seq)及定向誘導基因組局部突變(TILLING)相結合的試驗策略,對Psy1調控面粉顏色的分子機制進行探索。RNAi轉基因植株籽粒Psy1表達降低54%–76%,黃色素含量下降26%–35%,證明Psy1對小麥籽粒黃色素合成具有重要影響。次級代謝途徑和核心代謝途徑上的45個候選基因構成復雜的調控網絡,協同響應Psy1表達下調。天冬氨酸富集區(DXXXD)是PSY1重要功能結構域,其附近保守核苷酸通過調控基因表達、酶活性及選擇性剪接等方式影響黃色素合成。花后14天是小麥籽粒Psy1表達調控的關鍵時期。該研究成果對小麥品質改良具有重要意義。

　　小麥親本創制與新品種選育創新團隊從2003年開始,就將面粉色澤作為品質研究的重點內容,從表型評價技術、基因定位與克隆、基因特異性標記發掘和驗證、新品種培育等方面開展系統研究,先后在理論與應用遺傳學(TAG)、分子育種(Mol Breeding)等期刊發表系列論文20篇,發掘的分子標記在10多個國家廣泛應用。

　　作科所翟勝男(博士研究生)為本論文第一作者,夏先春研究員和何中虎研究員為共同通訊作者。本研究得到轉基因專項、國家自然科學基金、北京市重大科技專項等資助。衛斐