通过Cas9介导的BrDFR淘汰,在紫色中国白菜中重定向黄素流量
Sangkyu Park1, Hyo Lee1, Jaeeun Song1
1Plant Biomaterial and Biotechnology Division, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration, Jeonju 54874 South Korea.
Plant physiology and biochemistry : PPB
|September 21, 2025
概括
研究人员证实了中国白菜中BrDFR基因的功能,这对安素生产至关重要. 淘汰紫菜中的这一基因导致了绿色表型,验证了它在色素生物合成中的作用.
科学领域:
- 植物生物化学和分子生物学
- 农业科学 农业科学
- 遗传学和基因组学 遗传学和基因组学
背景情况:
- 紫色的中国白菜积累了基于氨酸的氨酸,这是颜色的关键颜料.
- 双黄-4-减少酶 (DFR) 酶对于氨酸生物合成至关重要.
- 在中国白菜中B. rapa DFR基因 (Bra027457) 的特定功能未经验证.
研究的目的:
- 为了验证假定B. rapa DFR基因 (Bra027457) 在氨酸生物合成中的功能.
- 调查Bra027457在确定中国白菜紫色表型中的作用.
- 为了确定受DFR活动影响的下游代谢物.
主要方法:
- 从绿色和紫色的中国白菜杂交线隔离并对Bra027457的编码区域进行了测序.
- 分析了 Bra027457 基因表达与安托西亚宁积累相关的情况.
- 利用CRISPR/Cas9基因编辑来创建紫色中国卷心菜系的同卵性BrDFR淘汰 (BrDFR-KO) 突变体.
主要成果:
- 在不同表型的Bra027457中没有发现序列变异;它的表达与酸盐水平相关.
- BrDFR-KO植物表现出完全丧失了安东,导致绿色表型,确认Bra027457是功能性的BrDFR.
- 对BrDFR-KO植物的代谢物分析显示,氨酸,异氨酸和二氨酸含量增加,以及特定的黄醇和二氨酸糖化物.
结论:
- Bra027457被证实是真正的BrDFR基因,它负责中国白菜中安托氨酸生物合成.
- 这项研究提供了对BrDFR在Brassica物种内的黄路径中的作用的功能性理解.
- 生成的BrDFR-KO突变物作为未来中国白菜育种和改进工作的有价值的遗传资源.
