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东北地理所在菜豆黄金勾豆荚颜色变异及类黄酮物质代谢方面取得研究进展

本站小编 Free考研考试/2021-12-12

菜豆是我国及世界重要的食用豆类之一,具有品种繁多,表型特征差异大,基因组小和繁殖周期短等特点,是研究豆科植物基因功能的重要资源。黄金勾作为我国北方的优良菜豆品种深受欢迎,其突出特点是肉厚,纤维少,营养丰富。研究团队通过辐射诱变,构建了黄金勾突变体库。在3500株M3代单株株行中,生育期(开花期与成熟期),叶部性状,株型,育性及豆荚或种皮颜色等性状都表现出丰富的变异。
  野生型黄金勾的豆荚随着生长快速褪绿变黄,而在突变体库中出现较高比例的绿色豆荚突变体,该突变体的豆荚颜色一直保持绿色。为研究黄金勾豆荚褪绿及类黄酮营养成分的变化,对3个发育阶段的豆荚进行了转录组和代谢组测序。随着豆荚的发育,叶绿素含量不断降低,在野生型黄金勾中下降速率更快。对叶绿素代谢通路分析发现,叶绿素降解基因红色叶绿素降解产物还原酶(RCCR)在黄金勾绿色小豆荚中高表达,而在绿色豆荚突变体中其表达量极低,推测该基因是黄金勾豆荚褪绿的关键基因。另一方面,绿色豆荚突变体豆荚质地较硬,烹饪口感差,通过对纤维素含量进行测定,发现绿色豆荚突变体中纤维素含量显著高于野生型。且与野生型相比,绿色豆荚突变体中叶纤维素合成基因表达量上调。通过豆荚代谢组研究,共检测到154种类黄酮物质,且随着豆荚发育,多数类黄酮物质含量降低。在黄金勾中,柚皮苷,牡荆素-2-O-鼠李糖苷,异槲皮甙,槲皮素,山奈酚,紫云英苷和芒柄花苷含量较高。而木犀草素,芹菜素,李属异黄酮,鹰嘴豆素,黄颜木素在绿色豆荚突变体中含量较高。该研究从生理和分子水平揭示了黄金勾豆荚褪绿的机制,并对豆荚发育过程中类黄酮物质进行代谢分析,为解析营养物质变化提供理论基础。
  本研究得到了国家重点研发项目,先导专项及国家自然科学基金等项目的资助。
  文章链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2020.570816/full...

图1 野生型与绿荚突变体豆荚颜色变化模式图
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