Hortic Res | 沈阳农业大学祝朋芳教授团队在鉴定α-1,2糖基转移酶BoALG10控制羽衣甘蓝叶缘性状的研究中取得进展

叶是植物重要的功能器官，是植物进行光合、蒸腾和运输的重要场所，园林植物的叶还具有重要的观赏用途。羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）是十字花科芸薹属二年生观叶植物，叶形多样，叶色绚丽，莲座期宛若盛开的牡丹花，又名“叶牡丹”，观赏价值极高。叶形是羽衣甘蓝重要观赏性状之一，叶缘的多样直接影响了叶形的丰富程度。叶缘基因的挖掘与鉴定对羽衣甘蓝新品种选育具有理论指导作用。

近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）沈阳农业大学祝朋芳教授团队题为BoALG10, an alpha-1,2 glycosyltransferase, plays an essential role in maintaining leaf margin shape in ornamental kale 的研究论文。该研究揭示了BoALG10基因具有维持羽衣甘蓝叶缘光滑性状的功能。

α-1,2糖基转移酶（alpha-1,2 glycosyltransferase，ALG10）是N-聚糖生物合成通路中的关键节点酶，其负责转运最后一分子葡糖基, 形成14糖基脂连寡糖（Glc3ManyGlcNAc:PP-Dol），然后在寡糖转移酶复合体STT/OST的催化下将脂连寡糖转移至天冬酰胺残基（Asn-X-Ser/Thr; X≠Pro）。课题组前期研究中，利用羽衣甘蓝深裂叶缘自交系‘F0819’和光滑叶缘自交系‘S0835’为亲本构建了F2遗传分离群体，基于全基因组重测序与染色体精细定位，预测并克隆了叶缘差异性状关键候选基因BoALG10。这是BoALG10基因控制羽衣甘蓝叶缘性状的首次预测，然而该基因功能尚不明确。

本研究利用自主构建的羽衣甘蓝遗传转化体系，通过构建BoALG10基因的过量表达载体35Spro:BoALG10S0835，采用农杆菌介导法，互补转化了深裂叶缘‘F0819’，过表达阳性株出现了类似‘S0835’的光滑叶缘。同时，利用CRISPR/Cas9技术对‘S0835’中的BoALG10基因进行敲除，敲除突变体叶缘出现了不规则的缺刻。据此，在本源植物中验证了BoALG10基因具有维持羽衣甘蓝光滑叶缘的功能。本研究还分析了BoALG10基因的时空表达特性，阐述了BoALG10蛋白的亚细胞位置，探讨了该蛋白在十字花科植物中的进化关系。BoALG10基因功能的解析为进一步探索羽衣甘蓝叶缘形态多样性的调控机制奠定了理论基础，为羽衣甘蓝叶形新品种选育提供了理论依据。

沈阳农业大学林学院青年教师冯馨博士为第一作者，祝朋芳教授为通讯作者，已毕业的硕士研究生杨馨茹、钟美芹和李昕也参与了部分研究。该研究得到了国家自然科学基金（32171850和31770739）的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac137

转自：植物科学SCI

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