在植物中，花青素的合成受类黄酮代谢途径的各种酶基因及调节基因共同调控，相关颜色性状肉眼可见，能作为理想的标记性状，用于真假杂种鉴定、转基因阳性株筛选等。水稻芽鞘紫线是一种表现极早、肉眼可见的紫色性状，在种子发芽后2天左右即可观察到（图1），适合杂交稻种纯度的极早期鉴定等，但控制该性状的关键基因及其应用未见报道。
最近，农学领域国际期刊Rice Science（IF: 4.412）在线刊登了云南大学张毅课题组、重庆市农科院雷开荣研究员和中国水稻研究所郭龙彪研究员合作发表的题为“Coleoptile Purple Line Regulated by A-P Gene System Is a Valuable Marker Trait for Seed Purity Identification in Hybrid Rice”的原创性研究论文，指出水稻芽鞘紫线相关基因OsCPL1和OsCPL2在鉴定转基因阳性株、配子体雄性不育和杂交种纯度等方面大有作为。
本文利用图位克隆、基因编辑和超表达等手段，分离并鉴定出两个调控水稻芽鞘紫线花青素合成的关键基因OsCPL1/OsC1和OsCPL2（图2和图3），分别编码MYB和bHLH类转录因子，属于花青素合成途径的调节因子MBW (MYB-bHLH-WDR)的重要成员。研究发现OsCPL1/OsC1是水稻所有器官表现紫色的必需基因，OsCPL2是芽鞘紫线表达的必需基因。作者根据水稻花青素颜色经典遗传的C-A-P系统和现代分子遗传的研究结果，结合本项研究结果，提出建议：OsCPL1/OsC1基因应归为经典遗传的A类基因（激活基因），而不是通常认为的C类基因（色素原基因）；OsCPL2基因属部位表达P类基因，控制紫色性状在芽鞘中特异表现。
张毅课题组之前发现了“水稻双亲无紫线但其F1有紫线”的现象（张毅等，2004a，2004b）。在本研究中，作者进一步利用OsCPL1/OsC1和OsCPL2两对基因互补作用，开发出了一种新的杂交稻种子的纯度鉴定方法（图4），该方法具有简单、快速、准确和经济的优点。
课题组还对OsCPL1/OsC1基因进行改造，获得OsMYB76R基因，将其作为报告基因并转化中九B等无色籼稻，通过T0代转基因植株基部紫色有无即可判断是否为阳性苗（图5），并进一步将其用于水稻配子体雄性不育的鉴定，该方法比常用的配子体雄性不育鉴定方法节省了一个世代的时间，为加快配子体雄性不育基因的挖掘提供了一种简便快速的方法（Chen et al, 2021）。
虽然芽鞘紫线不是影响产量的重要农艺性状，课题组仍然坚持多年不抛弃不放弃，围绕相关基因的克隆和应用开展系列研究，取得一系列研究成果。目前正将其用于普通核不育繁殖中的纯度鉴定等研究中。
作者简介
硕士生杜双林、博士王忠伟和博士生陈云为论文共同第一作者，雷开荣研究员、郭龙彪研究员和张毅研究员为论文共同通讯作者。西南大学农学与生物科技学院何光华教授指导并参与部分研究。
基金资助
该论文得到了云南大学人才引进项目（KL180018）和重庆市农业发展基金（NKY-2021AC003）等项目的资助。
参考文献
1. 张毅，李云峰，刘晓峰，林茂祥，沈福成，何光华，杨正林，杨光伟. 2004a. 水稻芽鞘紫线遗传分析. 中国农业科学，37(11): 1693-1698.
2. 张毅，沈福成，杨光伟，何光华，张正圣，杨正林. 2004b. 水稻芽鞘紫线抑制与反抑制现象的遗传及反抑制基因的 SSR 分析. 遗传学报，31(8): 830-835.
3. Chen Y, Zhu W P, Shi S D, Wu L N, Du S L, Jin L S, Yang K, Zhao W J, Yang J X, Guo L B, Wang Z W, Zhang Y. 2021. Use of RNAi with OsMYB76R as a reporter for candidate genes can efficiently create and verify gametophytic male sterility in rice. Front Plant Sci, 12: 728193.
转自：植物生物技术Pbj
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