油菜是我国第一大食用植物油来源。记者12日获悉，西南大学与华中农业大学、四川大学等院校的研究团队，历经十余年联合攻关，成功揭示甘蓝型油菜黄籽含油量高的性状遗传基础，精准挖掘一批同步调控种皮颜色与种子含油量的关键功能基因，为培育高品质高产黄籽油菜新品种提供了新的理论依据和育种策略。系列研究成果日前发表于《细胞报告》（《Cell Reports》）、《植物细胞》（《The Plant Cell》）等国际学术期刊。
“在我国，甘蓝型油菜占油菜种植面积90%以上，通常是黑籽油菜，其种子含油量在35%至50%之间。”西南大学教授、国家油菜产业体系岗位科学家曲存民介绍，在相近遗传背景下，黄籽油菜比黑籽油菜含油量高约3%，同时具有油脂清澈度高、纤维含量低、营养品质好等优势，商品价值突出。此前研究认为，黄籽油菜含油量高于黑籽，普遍与黄籽种皮薄、种胚比例高相关联，但一直缺乏种皮色素合成与油脂合成可同步调控的直接证据。
针对产业与科研双重需求，联合团队开展系统性研究，通过对甘蓝型油菜黄籽GH06和黑籽中油821进行高质量完整基因组组装，发现多个关键功能基因。例如BnaSCC1基因功能缺失可显著抑制种皮黄酮色素沉积，粒色明显变浅，可形成黄籽，同时影响油脂代谢网络的多个基因表达，使种子含油量平均提高3.37%；BnaWRKY44基因功能缺失同样可实现黄籽，同步提升含油量与不饱和脂肪酸。
调控种皮颜色新基因BnaSCC1鉴定。受访者供图
“我们用了多套前沿测序技术，为关键性状基因挖掘搭建高精度研究底座，确保研究结果真实可靠。”曲存民介绍，过去三十多年，学界围绕油菜种皮颜色的基因表达机制开展了大量研究。但在基因表达调控之外，种皮颜色是否还受到蛋白质稳定性的调控？这一问题长期缺乏直接证据。本研究首次揭示了E3泛素连接酶通过调控蛋白质稳定性参与油菜种皮颜色形成的新路径。
“据测算，如果油菜产业能够全部换成黄籽品种，能够增加年产值约21亿—35亿元，这还不包括饼粕蛋白质提高所带来的其他效益。”油菜遗传育种专家，西南大学教授、油菜分子生物学研究团队负责人李加纳表示，这些研究成果构建了完整的黄籽高油油菜理论研究体系，填补了我国黄籽油菜完整基因组资源空白，为优质黄籽油菜分子育种提供核心理论依据、自主基因资源与实用育种工具，具有广阔的应用前景。