黄黑籽甘蓝型油菜种皮中酚类化合物的积累动态规律和基因表达差异分析

【作者】 曲存民； 付福友； 卢坤； 张凯； 王瑞； 徐新福； 王敏； 陆俊杏； 万华方； 唐章林； 李加纳；

【机构】 西南大学重庆市油菜工程技术研究中心； 南方山地农业教育部工程研究中心； Agriculture and Agri-Food Canada,Saskatoon Research Centre,107 Science Place,S7N 02X,Saskatoon Saskatchewan,Canada；

【摘要】 油菜黄籽性状由于较好的营养和加工品质而成为油菜育种的重要目标,而苯丙烷-类黄酮途径的次生代谢产物及终产物会影响油菜品质,同时也与种皮色泽差异的形成密切相关。本研究分别以黄籽亲本GH06和黑籽亲本中油821不同发育期的种子及种皮为材料,采用TBO组织化学染色的细胞学观察分析表明:甘蓝型油菜种皮中色素的主要累积部位是种皮栅栏层和色素层,原花色素累多酚物质黄黑籽之间存在显著差异;酚类及其衍生物的HPLC-ESI/MS2分析发现:2和13种化合物分别仅在ZY821和GH06种皮中被检测到。参与苯丙烷和类黄酮代谢途径相关的基因qRT-PCR分析结果表明:9个结构基因(BnPAL、BnC4H、BnTT4、BnTT6、BnTT3、BnTT18、BnTT12、BnTT10和BnUGT2)和3个转录因子(BnTTG1、BnTTG2和BnTT8)在黄、黑籽种皮中存在极显著表达差异,编码两种催化多种酚类及类黄酮终产物提供前体物质的形成关键酶的BnPAL和BnC4H两个基因和促进原花色素起始单体形成的重要基因BnTT12可能是引起黄黑籽种皮差异的关键基因。另外,BnTT4还是甘蓝型油菜类黄酮代谢途径中影响下游基因表达的一个重要基因,在类黄酮途径中也存在上游基因对下游基因的调控。甘蓝型油菜种皮中的转录因子在黄黑籽之间表达模式与拟南芥类似,BnTTG1的表达受到BnTTG2的调控,而BnTT2、BnTT8和BnTTG1协同作用同时调控了甘蓝型油菜的类黄酮代谢过程,甘蓝型油菜种皮色素累积规律和相关基因的表达模式,为解释甘蓝型油菜种皮色泽差异形成的原因及可能的调控机理提供了新的途径。更多还原