近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)油菜團(tuán)隊(duì)聯(lián)合崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和南洋理工大學(xué)在Plant Physiology上發(fā)表了題為“Transcriptional regulation of transcription factor genesWRI1andLAFLduringBrassica napusseed development”的研究論文。該研究基于甘藍(lán)型油菜種子發(fā)育兩個(gè)時(shí)期的群體轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，首次定義了與環(huán)境互作的表達(dá)QTN（expressionQTN-by-environment interaction，eQEI），鑒定并驗(yàn)證了調(diào)控WRI1和LAFL（油脂合成關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子）表達(dá)的上游轉(zhuǎn)錄因子，為油料作物種子油脂積累的調(diào)控機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。
QTN與環(huán)境的交互作用（QEI）的研究有利于剖析復(fù)雜性狀的遺傳與環(huán)境互作機(jī)制，該研究使用多位點(diǎn)全基因組關(guān)聯(lián)分析方法3VmrMLM，基于302個(gè)油菜的種子發(fā)育20天和40天群體轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過(guò)eGWAS共鑒定到237個(gè)表達(dá)QTN（expressionquantitative trait nucleotide，eQTN）與WRI1和LAFL相關(guān)，并首次鑒定了51個(gè)與WRI1和LAFL相關(guān)的環(huán)境互作的eQTN（eQEI）。基于RNA-seq和ATAC-seq數(shù)據(jù)，構(gòu)建了XGBoost和basenji機(jī)器學(xué)習(xí)模型挖掘QTN附近的候選基因，鑒定到15個(gè)潛在的調(diào)控WRI1和LAFL表達(dá)的新候選基因。
該研究進(jìn)一步構(gòu)建了WRI1和LAFL在種子發(fā)育20天和40天的共表達(dá)模塊，發(fā)現(xiàn)WRI1和LAFL基因及主要在M35中共表達(dá)，GO富集結(jié)果表明該模塊是種子發(fā)育和油脂生物合成的關(guān)鍵模塊，參與該模塊的還有4個(gè)新發(fā)現(xiàn)的候選基因，BnaC04.VAL1，BnaA10.AGL15，BnaA10.MYB56和BnaC03.MYB56，其表達(dá)水平與M35中的WRI1及LAFL呈顯著正相關(guān)。
為了探索該影響種子成熟和油脂代謝相關(guān)的M35模塊，對(duì)該模塊內(nèi)的相關(guān)基因調(diào)控進(jìn)行了驗(yàn)證。其中BnaC03.MYB56被預(yù)測(cè)調(diào)控BnaA09.LEC1的表達(dá)，且參與多個(gè)重要表達(dá)模塊。研究通過(guò)瞬時(shí)雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)和酵母單雜實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了BnaC03.MYB56與BnaA09.LEC1啟動(dòng)子區(qū)域的DNA結(jié)合特異性。BnaC03.MYB56及其同源基因與BnaA09.LEC1和BnaA07.WRI1在不同組織和種子發(fā)育階段的表達(dá)趨勢(shì)一致。兩個(gè)T-DNA插入的擬南芥MYB56突變體與野生型相比，MYB56突變體種子含油量顯著降低，且與油份合成相關(guān)的12個(gè)基因的表達(dá)水平在兩個(gè)突變體中都顯著下調(diào)，這表明MYB56激活LEC1的表達(dá)，從而調(diào)控了種子油脂合成。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后韓勖和崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室博士后彭妍為論文共同第一作者。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae378
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