25個(gè)基因參與調(diào)控油菜氮效率

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)徐芳森課題組聯(lián)合基因組重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)深入揭示了調(diào)控油菜氮效率的生物學(xué)機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表在Plant，Cell&Environment上。

已有研究表明，甘藍(lán)型油菜的氮效率存在巨大的基因型差異，然而其調(diào)控機(jī)制并不清楚。課題組前期通過(guò)苗期營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和大田實(shí)驗(yàn)篩選了兩個(gè)不同氮效率油菜基因型。研究發(fā)現(xiàn)，相比氮低效基因型，氮高效基因型在成熟期具有更高的產(chǎn)量和氮吸收利用效率，苗期具有更發(fā)達(dá)的根系以及更高的氮同化和光合能力。通過(guò)對(duì)兩個(gè)不同氮效率基因型進(jìn)行基因組重測(cè)序發(fā)現(xiàn)，氮高效基因型擁有比氮低效基因型更多的基因組變異。通過(guò)基因功能注釋發(fā)現(xiàn)，氮高效基因型在氮效率相關(guān)基因的變異數(shù)量要多于氮低效基因型。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，課題組發(fā)現(xiàn)地上部有11個(gè)基因、根部有14個(gè)基因，不僅存在基因組變異，也在兩品種間對(duì)缺氮的響應(yīng)有巨大的表達(dá)差異，這些基因主要涉及光合作用和C/N平衡。

隨后，課題組通過(guò)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)鑒定了控制油菜氮效率的關(guān)鍵基因。研究表明，氮吸收效率、氮利用效率以及光合作用和C/N代謝的平衡共同影響著油菜的氮效率。同時(shí)鑒定了調(diào)控這些過(guò)程的關(guān)鍵基因，為改良油菜的氮效率提供了重要的理論基礎(chǔ)。