Sci. Adv | 一个稀有的 DYSOC1 等位基因可以影响种皮颜色并提高含油量

甘蓝型油菜（Brassica napus L.）是重要的油料作物之一。已有研究表明，黄籽油菜比黑籽油菜有更高的含油量，同时具有更低木质纤维素含量、皮壳率以及原花青素含量，其生产的菜籽油在市场上更受欢迎。然而具有显性黄籽表型等位基因的种质资源十分稀少，阻碍了黄籽油菜品种的选育。
2025年1月3日，华中科技大学栗茂腾教授和华中农业大学张椿雨教授为共同通讯作者在 Science Advance 期刊发表了题为 “A rare dominant allele DYSOC1 determines seed coat color and improves seed oil content in Brassica napus” 的研究论文。在研究克隆了黄籽油菜品系 N53-2 中可以同时影响种皮颜色以及提高种子含油量的显性等位基因 DYSOC1（dominant gene of yellow seed coat color and improved seed oil content 1）。

该研究对黄籽油菜 N53-2 与黑籽油菜 Ken-C8 为亲本构建的 KN DH 群体进行转录组测序并进行 eQTL 分析，鉴定到 25 个 trans-eQTL 热点区域，其中位于 chrA09 上的 eQTL 热点区域和种子含油量、木质纤维素含量以及种皮颜色的 QTL 共定位。进一步进行精细定位并结合表达量分析和序列变异分析，鉴定到一个候选基因 BnaA09g44670D（DYSOC1）。该基因在 N53-2 中的等位基因发生移码突变并包含了一个 Skp1 结构域。
通过互补实验转基因互补实验和基因敲除实验对 DYSOC1 基因功能进行验证。转入 DYSOC1 基因的 Ken-C8 和 J9709 均表现为种皮变黄、含油量增加以及木质纤维素和皮壳率显著下降，敲除 N53-2 的 DYSOC1 基因则使其表现出相反的表型。将 N53-2 与 ZS11 进行杂交构建 F2 群体并考察表型发现，包含 DYSOC1 基因的纯合和杂合个体含油量显著上升，表明该基因在油菜高含油量育种中具有应用潜力。转录组和代谢组学分析表明，DYSOC1 基因下调苯丙素和类黄酮的生物合成途径，限制原花青素和木质素单体的合成。进化分析表明 DYSOC1 是一个在芸薹属中演化的孤儿基因，其仅在甘蓝型油菜和祖先种（B. rapa 和 B. oleracea）存在同源基因。在甘蓝型油菜自然群体中 DYSOC1 为稀有单倍型，且与黄籽、高含油量和低木质纤维素含量等表型相关联。