油菜（Brassica napus L.）是我國*大油料作物，占我國產油量約50%左右，同時也是保障國家糧油安全*有潛力的油料作物。菜籽油是國產食用植物油的*大來源，在國家食用油供給安全戰(zhàn)略中具有十分重要的地位，提高種子含油量是油菜育種的*主要目標。種子含油量屬于復雜數量性狀，受諸多基因調控，同時也受到環(huán)境的影響；在遺傳學水平，含油量由胚胎基因型、母體基因型和細胞質效應共同決定。細胞質效應在水稻、小麥、玉米、高粱等單子葉植物和油菜、棉花、大豆、向日葵等雙子葉植物中廣泛存在，對作物育性、產量和品質等關鍵農藝性狀具有重要影響。以往的研究主要集中在細胞質效應對育性的調控與應用，然而細胞質效應控制作物產量和品質等數量性狀的基因至今尚未克隆。

　　2019年1月28日，國際知名學術期刊 Molecular Plant 在線發(fā)表了中國農業(yè)科學院油料作物研究所王漢中院士團隊題為 A novel chimeric mitochondrial gene confers cytoplasmic effects on seed oil content in polyploid rapeseed（Brassica napus L.） 的研究論文。該研究在國際上*成功克隆了農作物種子性狀的*個細胞質調控基因（orf188），并揭示了其調控油菜種子高含油量的分子機制。

　　該團隊在油菜含油量遺傳研究的基礎上，篩選到油菜品種51218和56366對含油量分別具有極顯著的細胞質正效應和細胞質負效應。通過對其細胞質基因組（葉綠體基因組和線粒體基因組）測序、組裝，發(fā)現這兩個品種的細胞質分別屬于nap（nap-like）和pol（pol-like）線粒體亞型。運用比較基因組學和全轉錄組分析，篩選獲得了5個胞質特異的線粒體基因，通過分子生物學功能驗證，發(fā)現51218油菜特異基因orf188控制nap（nap-like）型細胞質含油量的正效應，無論是在擬南芥還是油菜中，過表達該基因均可大幅提升含油量。結合生理生化、基因芯片、RNA-Seq、蛋白質互作等實驗，揭示orf188通過調控線粒體能量代謝途徑來促進植物體內ATP的產生，進而增加種子油脂合成和積累所需的能量供應，從而提高種子含油量的作用機制。進化生物學和細胞生物學證據結合生物信息學分析表明orf188為nap（nap-like）型油菜品種所特有基因，且是一個新近進化形成的嵌合基因，其編碼一個定位在線粒體的膜蛋白，與ATPase復合體亞基具有極高的相似度。該項研究不僅具有重大的理論意義，而且為油菜高含油量育種應用指明了新的方向。

　　含油量是油菜產油量*重要的構成因子之一，隨著現代育種對含油量潛力的不斷挖掘，提高品種的含油量越來越困難。orf188的發(fā)現為油菜高含油量育種提供了新途徑，為育種過程中雜交母本的選擇提供了理論支撐，對于農作物不同類型細胞質的應用具有重要的指導意義。該團隊十余年來一直圍繞油菜種子性狀的母體調控進行系統(tǒng)研究，其原創(chuàng)性研究成果分別在PNAS，Plant Journal，Plant Biotechnology Journal等國際權威期刊發(fā)表。此次對細胞質基因調控種子含油量機理的揭示，是該團隊繼發(fā)現角果皮發(fā)育調控種子粒重和含油量之后所發(fā)現的又一條母體調控新途徑，進一步豐富和完善了種子性狀的母體調控理論，也為其它農作物性狀細胞質效應的解析提供了借鑒。

　　中國農業(yè)科學院“青年英才計劃”海外引進人才、油料作物研究所劉軍博士和郝萬軍博士為該論文的并列*作者，中國農科院副院長、油料所王漢中院士和國家“萬人計劃”領軍人才華瑋研究員為該論文的共同通訊作者。該項研究得到國家重點基礎研究項目（2015CB150200）、國家自然科學基金（31871664）和中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-OCRI）等基金的資助。

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