沈阳农业大学冯辉团队发现大白菜BrAN基因通过调控叶片细胞微管排列改变叶宽影响叶球形成

叶球是大白菜的产品器官。叶球的形成及发育是大白菜产量形成的重要决定因素。在大白菜生长发育过程中，叶片的形态、大小和数量的变异均对叶球的形成有显著影响，而构成叶片细胞骨架的微管与叶片细胞的极性形成和发育方向有密切关系。

近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）沈阳农业大学冯辉教授团队题为BrAN contributes to leafy head formation by regulating leaf width in Chinese cabbage 的研究论文，证明了BrAN 通过调控叶片细胞微管排列改变叶片宽度影响叶球形成。该研究利用EMS诱变结球白菜DH系‘FT’的萌动种子，创制出2份表型相似的等位基因突变体lhd1和lhd2，其突出特征是叶片显著变窄，不能抱合成叶球。

利用MutMap技术结合KASP基因分型验证，确定BraA10g000480.3C为突变候选基因，其拟南芥同源基因AtAN编码植物C端结合蛋白，通过调控细胞微管排列影响叶片形状。DNA测序分析表明，突变体lhd1的BrAN基因第2内含子的第1个碱基发生了G到A的碱基替换，导致第2内含子保留并产生终止子；突变体lhd2的BrAN基因的第4外显子发生了一个由G到A的碱基替换，导致形成终止子。

为验证BrAN的功能，在拟南芥an突变体中过表达大白菜野生型BrAN基因，其窄叶表型恢复成正常表型。利用激光共聚焦显微镜观察叶片细胞微管排列发现，与野生型相比突变体微管排列变成平行于叶宽方向，转基因拟南芥叶片细胞微管排列恢复成野生型。这一研究结果证明了大白菜BrAN基因突变导致了叶片细胞微管沿平行于叶宽方向排列，促进了叶片向叶厚方向而不是叶宽方向生长，造成叶片过窄无法包叠形成叶球。

冯辉教授为论文通讯作者，博士研究生辛月为第一作者，谭翀、刘志勇、汪澈和黄胜楠等老师参与了部分研究工作。该项研究得到国家自然科学基金（32002033）和沈阳农业大学研究生创新培育基金（2021YCXB16）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac167

转自：植物科学最前沿

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