大白菜起源于中国，是我国栽培面积最大的主要蔬菜作物之一，近年来大白菜品质改良已成为科研工作者的重要育种目标，大白菜叶球颜色成为品质育种的突破口。
最近，白菜大家族中再添新丁，由西北农林科技大学白菜育种专家张鲁刚培育的紫橙色大白菜试种成功，成为白菜育种领域的“新秀”，是全球第一个创新的紫橙色白菜种质材料。
花青素是植物中一类重要的次生代谢产物。花青素不仅赋予植物斑斓的色彩及其抗逆境性；而且花青素由于具有较强的抗氧化能力而具有重要的保健功能。因此，富含花青素的蔬菜越来越受到消费者的青睐。大白菜起源于中国，是我国栽培面积最大的主要蔬菜作物之一，在我国人民日常生活中占有十分重要的地位，培育高营养大白菜对于全民健康有重要作用，因此培育富含花青素的紫色大白菜成为育种家的重要目标。然而由于自然界紫色大白菜突变体的缺乏，所以开展紫色大白菜新种质的创制和相关分子机制的研究具有重要意义。
近日，Horticulture Research 在线发表了西北农林科技大学张鲁刚教授团队题为The novel gene BrMYB2, located on chromosome A07, with a short intron 1 controls the purple-head trait of Chinese cabbage (Brassica rapa L.) 的研究论文。该论文以团队自主创制的紫心大白菜新种质为材料，基于前期对其花青素的积累特性、连锁分析等相关研究，采用精细定位、图位克隆等方法首次将控制紫心大白菜花青素合成和积累的显性关键基因BrPur定位在A07染色体47.91KB区间，在定位区间确定一个编码R2R3-MYB型的调节因子为候选基因，并命名为BrMYB2。进一步克隆了gBrMYB2（1665 bp）和cBrMYB2（744 bp）及其启动子，对BrMYB2基因的序列进行遗传变异分析发现：紫心大白菜的cBrMYB2和gBrMYB2同紫色供体紫菜薹亲本BrMYB2的CDS和gDNA序列完全一致，而结球性供体普通大白菜的cBrmyb2存在2个点突变，其gBrmyb2的序列长达5441bp，在第一内含子上存在一个长达3772 bp的插入；紫心大白菜的BrMYB2和普通大白菜Brmyb2的启动子存在多处变异 。首先通过不同长度启动子+GUS载体转化烟草表明启动子序列的差异没有影响其启动功能，进一步通过CDS和gDNA转化拟南芥证明紫心大白菜BrMYB2基因外显子上的点突变并不能导致该基因功能的丧失，然而BrMYB2基因第一个短内含子（short intron 1）促进BrMYB2表达，而普通大白菜Brmyb2基因第一个长内含子（long intron 1）抑制了Brmyb2的表达。花青素合成相关基因表达分析表明紫心大白菜中BrMYB2的高表达激活了花青素的合成途径，促进了花青素合成相关基因的表达，最终导致大白菜叶球中花青素的积累从而形成紫心叶球。本研究首次确定了控制紫心大白菜的关键基因BrMYB2、证实了BrMYB2基因第一个短内含子调控BrMYB2表达的作用，提出了紫心大白菜花青素积累的分子机制。该结果提出了BrMYB2表达调控新途径，不仅丰富了植物花青素合成的代谢理论，也为十字花科紫色蔬菜的种质创新和遗传改良提供了重要的参考。Fig. 1: Phenotype, genetic map, and identification of candidate BrPur genes in purple head Chinese cabbage.Fig. 2: Total anthocyanin content and expression patterns of related ABGs in different transgenic Arabidopsis lines.Fig. 3: Anthocyanin biosynthesis pathway in purple head Chinese cabbage.西北农林科技大学博士后何琼为该论文第一作者，张鲁刚教授为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（No. 31672163）和国家重点研发计划（2017YFD0101802）的资助。西北农林科技大学张鲁刚教授团队从事大白菜优质多抗丰产育种30多年，先后获得国家科技进步二等奖、国家发明三等奖及多项省部级科技奖，自“九五”以来课题组以大白菜品质育种为主要目标，以球色创新为突破口，“一种彩色大白菜的选育方法（专利号：ZL2005 1 0043117.9）”、“一种大白菜橙色叶球的SCAR标记及其该SCAR标记用于辅助选择育种的应用（专利号：ZL 2006 1 0104743.9）”、“与大白菜橙色叶球基因Br-or紧密连锁的SSR及InDel分子标记引物及应用（专利号：ZL201310031871.5）”和“.一种紫心大白菜新种质的选育方法（专利号：ZL 2009 1 0021165.6）”、“一种从紫色小白菜叶片中提取花青素的方法（专利号：ZL201110060654.X）”先后获得国家发明专利；“橙色大白菜新品种‘金冠1号’、‘金冠2号’选育及应用”2009年获陕西省科学技术二等奖。课题组2013年率先确定了橙色大白菜的关键基因BrCRTISO [Mol Breed (2013) 32(4):799–805]，并证实BrCRTISO一个大的插入片段导致其功能缺失、积累前番茄红素而表现橙色[Planta (2015) 241:1381-1394]，非常有趣的是本论文发现了一个内含子的缺失促进了BrMYB2的表达，激活了花青素代谢，花青素积累进而表现紫色，那么如果将这两个基因聚合在一起将是什么情况呢？
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https://www.nature.com/articles/s41438-020-0319-z
