农学院万勇善/刘风珍团队发现花生荚果大小的调控基因AhRUVBL2并解析调控机制

近日，山东农业大学万勇善/刘风珍团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Fine mapping of qAHPS07and functional studies of AhRUVBL2controlling pod size in peanut (Arachis hypogaeaL.)”的研究论文。该研究发现了调控花生荚果大小的关键基因AhRUVBL2，为解析花生荚果大小的分子调控机制提供了科学依据，也为花生荚果大小遗传改良提供了分子标记。

花生荚果大小是决定单位面积产量的关键因素之一，也是衡量其商品特性的重要指标，挖掘其关键基因对探索荚果大小发育的调控机理以及花生高产优质分子育种具有重要的理论意义和应用价值。

该研究以荚果大小差异显著的花生品种（系）79266（普通果）和D893（特大果）为材料，研究发现果壳横截面细胞层数是造成二者荚果大小差异的主要原因。利用其杂交F2群体、RIL群体以及次级F2群体将荚果大小主效QTL-qAHPS07精细定位在Arahy.07: 424670 bp~461129 bp，物理区间36.46 kb（图1）。该区间包含了6个注释基因，根据基因组重测序结果和基因表达特征分析，推测RUVBL2蛋白编码基因为qAHPS07的候选基因。RUVBL2在动物和细菌中研究较多，RUVBL2蛋白序列的结构域序列在物种间高度保守，具有依赖于ATP的DNA解旋酶功能，参与ATP结合、DNA损伤反应、细胞凋亡和调控细胞分裂等生物学过程。

图1 BSA-seq分析与qAHPS07的精细定位

79266和D893在AhRUVBL2的编码区无碱基差异，启动子区域存在3个SNP，分别为SNP_460907（G/A），SNP_461023（A/T）和SNP_461129（C/T），在D893的果壳中AhRUVBL2的表达量显著高于79266。将35S启动子与AhRUVBL2的cDNA连接转化拟南芥，过表达AhRUVBL2的转基因植株生长健壮、叶片、角果和种子明显增大（图2）。利用花生VIGS体系，在D893幼苗中沉默AhRUVBL2，沉默株生长迟缓，生物量、主茎高、叶长、叶宽和侧根长均显著低于野生型（图3）。

图2 AhRUVBL2过表达拟南芥角果和种子的表型分析

图3 AhRUVBL2沉默花生株系的表型分析

在119份花生栽培种种质中，AhRUVBL2启动子区的SNP_460907，SNP_461023和SNP_461129与荚果大小显著相关。这3个SNP将119份种质分为3种单倍型，其中Hap_GAC种质78份，Hap_ATT种质38份，Hap_GAT种质3份。Hap_ATT种质的单果重、单仁重、单株果重和单株仁重均显著大于Hap_GAC种质。SNP_461129已成功开发为KASP标记（专利申请号：202110359658.1），可用于花生荚果大小性状遗传改良中AhRUVBL2的基因型选择。

山东农业大学农学院博士研究生杨会和骆璐副教授为该文的共同第一作者。刘风珍教授和万勇善教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省农业良种工程和山东省花生产业技术体系项目的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14076

编      辑：万    千 

审      核：贾    波