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我院王幼平课题组在《Plant Physiology》发表重要成果, 首创油菜“花不落”新种质

2022年8月12日,我院王幼平教授课题组创制了花瓣不掉落的油菜新种质。这一研究成果以“Generating an oilseed rape mutant with non-abscising floral organs using CRISPR/Cas9 technology”为题,发表于植物学领域顶级期刊《Plant Physiology》。课题组通过基因编辑技术所取得的重要成果,不仅能够显著降低油菜菌核病的发生率,而且可以延长油菜的观花期,有助于促进油菜作物经济和社会效益的“双提升”,对保障国家食用油安全、促进人民营养健康、推进乡村振兴具有重要意义。

种子是农业的“芯片”。课题组立足于油菜种质资源的自主创新,将确保“油瓶子多装中国油”。作为一种“可食地景”,油菜不仅是我国第一大油料作物,占国产食用植物油的50%以上,而且也是重要的蜜源植物,具有很好的观赏性。菌核病,俗称油菜的“癌症”,是油菜的第一大病害。它通常在油菜开花时期大面积爆发,掉落的花瓣加速了核盘菌的传播与繁殖。阻断或减轻核盘菌传播是解决油菜菌核病的有效手段之一。

拟南芥的研究表明IDAInflorescence Deficient in Abscission)调控花器官的脱落。课题组通过转录组分析发现,拟南芥IDA基因在甘蓝型油菜中共有5个拷贝,其中仅有BnC06.IDABnA07.IDA在油菜花器官离层区表达。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除BnIDA基因,发现只有同时敲除BnC06.IDABnA07.IDA后,油菜植株才出现“花不落”的表型。表明BnC06.IDABnA07.IDA存在功能冗余性,同时调控花器官脱落。细胞学观察发现,野生型材料花器官脱落后离层区细胞变大变圆,离层区表面覆盖有富含阿拉伯半乳聚糖的白色物质,而bna07.ida bnc06.ida突变体的花器官离层区细胞发育受阻。将核盘菌菌丝液涂抹在还未掉落的花瓣上,发现野生型植株的带菌花瓣掉落到叶片后基本上都引起了叶片发病,而bna07.ida bnc06.ida突变体上花瓣未掉落,未引起叶片出现病斑;同时由于植株上层湿度较低,花瓣上的菌丝未侵染角果。同时,课题组开发了BnIDA等位基因特异的分子标记,可用于油菜“花不落”分子标记辅助选择育种,对进一步提升油菜产能提供了关键基因资源。

该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金资助。我院吴健副教授为论文第一作者,王幼平教授为通讯作者。张龙副教授、林晨博士、林俐博士、孙勤富博士,以及硕士研究生刘慧敏、任思潮参与了部分研究工作。



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