陜西
大麥是我國(guó)重要的糧飼兼用作物，提升其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)保障國(guó)家糧食安全、滿足人們對(duì)健康膳食的需求具有重要意義。酚酸類物質(zhì)是大麥籽粒的核心營(yíng)養(yǎng)活性成分，其因具有抗氧化功能而與人體健康密切相關(guān)。然而，目前關(guān)于大麥籽粒酚酸合成的遺傳基礎(chǔ)仍缺乏系統(tǒng)研究，阻礙了大麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的遺傳改良進(jìn)程。
近日，Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表華中農(nóng)業(yè)大學(xué)任喜峰教授團(tuán)隊(duì)題為“
Metabolite-QTL analysis reveals genetic basis of phenolic acid metabolism in barley grains”的研究論文。該研究揭示了大麥籽粒酚酸代謝的遺傳機(jī)制發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵基因
HvCOMT-1不僅能夠調(diào)控籽粒酚酸含量還可通過(guò)促進(jìn)木質(zhì)素沉積增強(qiáng)莖稈強(qiáng)度為大麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與抗倒伏性協(xié)同改良提供了重要理論依據(jù)
研究團(tuán)隊(duì)以“華矮11×華大麥6號(hào)”大麥雙單倍體(double haploid, DH)群體為材料，對(duì)成熟籽粒中的39種酚酸代謝物進(jìn)行多方法聯(lián)用的metabolite-QTL (mQTL)分析，系統(tǒng)解析了酚酸代謝的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究共鑒定到154個(gè)關(guān)鍵遺傳位點(diǎn)，包含7個(gè)核心遺傳熱點(diǎn)，并進(jìn)一步篩選出12個(gè)關(guān)鍵候選基因。其中，編碼咖啡酸甲基轉(zhuǎn)移酶的HvCOMT-1基因在大麥中過(guò)量表達(dá)能夠影響多種酚酸代謝物的含量，且轉(zhuǎn)錄因子HvMYB1 能夠結(jié)合
HvCOMT-1的啟動(dòng)子并激活其表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥中過(guò)量表達(dá) HvCOMT-1 基因能夠增加主莖直徑并促進(jìn)木質(zhì)素沉積；該基因的單倍型亦與大麥莖稈抗倒伏相關(guān)性狀顯著關(guān)聯(lián)。
大麥籽粒酚酸代謝性狀的遺傳位點(diǎn)挖掘及候選基因功能驗(yàn)證
綜上所述，該研究系統(tǒng)揭示了大麥籽粒酚酸代謝的遺傳基礎(chǔ)，解析了HvCOMT?1在酚酸合成及木質(zhì)素沉積中的功能及其上游轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，為大麥營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀遺傳改良提供了重要基因資源和理論依據(jù)。
作者簡(jiǎn)介
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院麥作課題組博士后宋瑞蓮與已畢業(yè)碩士研究生張思裕為該論文共同第一作者，任喜峰教授為通訊作者。相關(guān)工作得到國(guó)家大麥青稞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目資助。
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