近日，华中农业大学油菜团队联合崖州湾国家实验室和南洋理工大学在Plant Physiology上发表了题为“Transcriptional regulation of transcription factor genesWRI1andLAFLduringBrassica napusseed development”的研究论文。该研究基于甘蓝型油菜种子发育两个时期的群体转录组数据分析，首次定义了与环境互作的表达QTN（expressionQTN-by-environment interaction，eQEI），鉴定并验证了调控WRI1和LAFL（油脂合成关键转录因子）表达的上游转录因子，为油料作物种子油脂积累的调控机制提供了新的见解。
QTN与环境的交互作用（QEI）的研究有利于剖析复杂性状的遗传与环境互作机制，该研究使用多位点全基因组关联分析方法3VmrMLM，基于302个油菜的种子发育20天和40天群体转录组数据，通过eGWAS共鉴定到237个表达QTN（expressionquantitative trait nucleotide，eQTN）与WRI1和LAFL相关，并首次鉴定了51个与WRI1和LAFL相关的环境互作的eQTN（eQEI）。基于RNA-seq和ATAC-seq数据，构建了XGBoost和basenji机器学习模型挖掘QTN附近的候选基因，鉴定到15个潜在的调控WRI1和LAFL表达的新候选基因。
该研究进一步构建了WRI1和LAFL在种子发育20天和40天的共表达模块，发现WRI1和LAFL基因及主要在M35中共表达，GO富集结果表明该模块是种子发育和油脂生物合成的关键模块，参与该模块的还有4个新发现的候选基因，BnaC04.VAL1，BnaA10.AGL15，BnaA10.MYB56和BnaC03.MYB56，其表达水平与M35中的WRI1及LAFL呈显著正相关。
为了探索该影响种子成熟和油脂代谢相关的M35模块，对该模块内的相关基因调控进行了验证。其中BnaC03.MYB56被预测调控BnaA09.LEC1的表达，且参与多个重要表达模块。研究通过瞬时双荧光素酶报告实验和酵母单杂实验，验证了BnaC03.MYB56与BnaA09.LEC1启动子区域的DNA结合特异性。BnaC03.MYB56及其同源基因与BnaA09.LEC1和BnaA07.WRI1在不同组织和种子发育阶段的表达趋势一致。两个T-DNA插入的拟南芥MYB56突变体与野生型相比，MYB56突变体种子含油量显著降低，且与油份合成相关的12个基因的表达水平在两个突变体中都显著下调，这表明MYB56激活LEC1的表达，从而调控了种子油脂合成。
华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室博士后韩勖和崖州湾国家实验室博士后彭妍为论文共同第一作者。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae378
日期：2024-08-06
