近日，学院十字花科蔬菜作物遗传改良与生物技术创新团队在农林科学一区TOP期刊和园艺学顶级期刊《Horticulture Research》发表了题为“The novel gene BrMYB2, located on chromosome A07, with a short intron 1 controls the purple-head trait of Chinese cabbage (Brassica rapa L.)”的研究论文。论文第一署名单位为西北农林科技大学，博士后何琼为论文第一作者，张鲁刚教授为论文的通讯作者。
大白菜起源于中国，是我国栽培面积最大的主要蔬菜作物之一，近年来大白菜品质改良已成为科研工作者的重要育种目标，大白菜叶球颜色成为品质育种的突破口。大白菜叶球通常为白色，近年来陆续出现了黄色、橙色品种，并深受消费者青睐。由于自然界没有发现紫色大白菜突变体，因此开展紫色大白菜新种质的创制和相关分子机制的研究具有重要意义。
张鲁刚教授团队最早开展紫心大白菜创制研究，通过十余年的努力，利用普通大白菜和紫菜薹为亲本进行亚种间杂交，结合连续回交、自交，严格选择，于2008年成功创制出了国内外独有的球叶为紫色而外球叶为绿色的紫心大白菜新种质，并获得了国家发明专利（ZL 2009 1 0021165.6）。随后继续进行新种质的改良创新、并对紫心大白菜新种质花青素的积累特性、基因的共表达连锁分析和遗传特性等相关研究（Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016, 64, 132−145）。本论文进一步采用精细定位、图位克隆、遗传转化等方法将控制紫心大白菜花青素合成和积累的关键基因BrPur定位在A07染色体，确定一个编码R2R3-MYB型的调节因子为候选基因，并命名为BrMYB2，克隆了BrMYB2全长。遗传变异分析发现：紫心大白菜的cBrMYB2（744 bp）和gBrMYB2（1665 bp）同紫菜薹亲本BrMYB2的CDS和gDNA序列完全一致；普通大白菜的cBrmyb2存在2个点突变，gBrMYB2的序列长达5441bp，且在第一内含子上存在一个长达3772 bp的插入。功能互补分析表明紫心大白菜BrMYB2基因第一个短内含子（short intron 1）促进BrMYB2表达，而普通大白菜第一个长内含子（long intron 1）抑制了BrMYB2的表达。基因表达分析表明紫心大白菜中BrMYB2的高表达促进了花青素合成相关基因表达，导致花青素积累形成紫心叶球。本研究首次提出了紫心大白菜花青素积累的分子机制，不仅丰富了植物花青素合成的代谢理论，并为十字花科紫色蔬菜的种质创新和遗传改良等方向提供了重要的参考。
该研究得到了国家自然科学基金面上项目（No. 31672163)）和国家重点研发计划子课题（2017YFD0101802）的资助。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41438-020-0319-z
