2019 年7 月，國際刊物《Plant Biotechnology Journal》在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室生菜團(tuán)隊陳炯炯課題組題為“Characterization of four polymorphic genes controlling red leaf color in lettuce that have undergone disruptive selection since domestication”的研究論文，報道了通過正向遺傳學(xué)的方法克隆到4 個調(diào)控生菜花青素合成的基因，闡明了生菜葉色的遺傳和分子機(jī)理，為生菜改良和育種奠定了理論基礎(chǔ)。

花青素是一種重要的代謝產(chǎn)物，能幫助植物抵抗生物和非生物逆境，它的高抗氧化活性，具有極高的保健功能。生菜作為世界上最重要的蔬菜之一，其葉色存在很大的變異。生菜葉色由多個位點調(diào)控，導(dǎo)致其遺傳分析變得異常復(fù)雜。在本研究中，課題組利用BSA+RNA-seq 方法對一個生菜葉色分離群體進(jìn)行遺傳分析，鑒定到多個調(diào)控位點。通過對潛在位點構(gòu)建單基因分離群體，并利用這些單基因分離群體對相關(guān)基因進(jìn)行精細(xì)定位、成功克隆了4 個調(diào)控生菜葉色的基因，它們的功能得到轉(zhuǎn)基因驗證。這4 個基因分別編碼bHLH、R2R3-MYB、R3-MYB 和WD-40。其中bHLH 和R2R3-MYB 為正調(diào)控因子，R3-MYB 和WD-40 為負(fù)調(diào)控因子。當(dāng)生菜中編碼bHLH 轉(zhuǎn)錄因子的基因發(fā)生突變時，花青素代謝途徑被阻斷，從而產(chǎn)生綠色葉片。而當(dāng)另外3 個基因（R2R3-MYB，R3-MYB，WD-40）發(fā)生突變時，會促進(jìn)花青素的積累，從而產(chǎn)生不同顏色的生菜。Y2H 發(fā)現(xiàn)R2R3-MYB 和R3-MYB 均能與bHLH 結(jié)合,表明R3-MYB 能競爭R2R3-MYB 與bHLH 的結(jié)合從而抑制花青素的合成。而Y2H 發(fā)現(xiàn)WD-40 與R2R3-MYB 之間沒有互作，說明WD-40 并非通過競爭LsTTG1 來抑制花青素的合成。進(jìn)一步序列分析發(fā)現(xiàn)WD-40 為AtRUP1/AtRUP2 的同源體，但與擬南芥的調(diào)控途徑不同的是，生菜WD-40 并非通過調(diào)控HY5 來影響花青素的合成。最后通過對野生生菜和栽培生菜進(jìn)行序列分析時發(fā)現(xiàn)這4 個基因的功能突變均發(fā)生在馴化之后，表明生菜葉色在育種過程中經(jīng)歷了歧化選擇，即僅含有少量花青素的野生生菜通過馴化形成高花青素含量的紅色生菜和不含花青素的綠色生菜。該研究利用BSA 結(jié)合高通量測序的方法，成功克隆調(diào)控復(fù)雜性狀的多個基因，對其他作物復(fù)雜性狀的遺傳分析具有借鑒作用。本研究系統(tǒng)地闡明了生菜花青素積累的遺傳和分子機(jī)理，為生菜葉色的選育提供了方法指導(dǎo)和理論依據(jù)。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13213