Hortic Res | 河北农业大学蔬菜遗传育种团队在大白菜—甘蓝易位系根膨大形成研究中取得进展

芸薹属（Brassica）包括许多重要的园艺及农业作物，在人们的日常生活中起着非常重要的作用，从用途上分为叶用类、油用类和根茎类。大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis, AA）、甘蓝（B. oleracea var. capitata, CC）为典型的叶用类蔬菜，根茎不膨大。本研究团队基于大白菜和甘蓝的种间杂交，创制了渐渗甘蓝染色体片段的大白菜易位系，并发现了根部显著膨大、富含淀粉，地上部正常生长的新种质。以该特色材料为试材开展膨大根的形成机制研究，为大白菜遗传育种提供新思路，同时为芸薹属叶用、根用材料的进化研究开辟新路径。

2023年6月，Horticulture Research 上线了（Advance Access）河北农业大学蔬菜遗传育种团队题为Hormones and carbohydrates synergistically regulate the formation of swollen roots in a Chinese cabbage translocation line 研究论文。

本研究描述了不同发育时期大白菜—甘蓝易位系qdh225膨大根及其亲本大白菜、甘蓝的根部形态及细胞学结构特征。在播种后20天，膨大根易位系qdh225与其亲本根部均未出现膨大。播种后30天，易位系qdh225根部较亲本11-1、85-1开始出现明显的不规则瘤状突起，并在之后的两个时期，根部持续膨大，侧根瘤状突起明显，与亲本明显不同（图1A）。在根部发育至90天时膨大根根重显著高于正常根（图1B），且地上部生长正常。组织切片观察表明，膨大根韧皮部厚度和韧木比显著大于其亲本，韧皮部中含有大量颗粒状物质-淀粉，且膨大根中的淀粉、可溶性蛋白含量均显著高于亲本正常根含量。膨大根中脱落酸（ABA）、生长素（IAA）水平显著升高，GA含量显著降低。膨大根易位系qdh225根部发育的20天时，蔗糖与淀粉代谢通路、植物激素信号转导通路以及细胞壁调控相关基因表达，相对于正常根亲本差异显著（图2，图3）。IAA和ABA的积累以及GA含量的减少通过调节激素介导的信号传导来促进膨大根的形成。转录组与代谢组学联合分析表明，9种编码淀粉和蔗糖代谢酶基因表达差异显著，共同调控膨大根中淀粉合成和降解过程中蔗糖与淀粉水平，促使膨大根中淀粉含量显著富集，可溶性糖（如D-葡萄糖和海藻糖-6-磷酸）含量显著降低。

河北农业大学蔬菜遗传育种团队申书兴教授和顾爱侠教授为论文共同通讯作者，任晓静博士、马卫教授、轩淑欣副教授为论文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金重点项目、河北省杰出青年科学基金和创新群体等项目资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/‍uhad121

转自：“园艺研究”微信公众号

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