近日，The Plant Journal在线发表了南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室油菜遗传育种团队的最新研究成果“Mutation to a cytochrome P450-like gene alters the leaf color by affecting the heme and chlorophyll biosynthesis pathways in Brassica napus”。该研究首次在植物上发现调控血红素b和叶绿素含量的细胞色素P450-like家族基因BnCDE1。
叶绿素生物合成影响调控植物光合作用和干生物量积累，相关研究具有重要意义。该研究首先甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得了甘蓝型油菜(Brassica napus)叶色突变体cde1，采用图位克隆方法分离了突变基因BnaC08g34840D (BnCDE1)，该基因属于细胞色素P450-like家族基因，编码一种细胞色素单加氧酶。诱变使得该基因在保守功能域出现了单碱基突变，导致保守功能域氨基酸改变(Ile320Thr，BnCDE1I320T），从而不能够氧化血红素b，导致叶绿素含量下降、血红素b含量上升。
图1. BnCDE1I320T基因的功能分析
图2. BnCDE1I320T通过反馈抑制途径调控叶绿素生物合成
含有BnCDE1I320T基因的突变体叶绿体数量减少，光合效率下降。遗传转化和生理实验证明，由于单碱基突变，通过反馈调节机制，改变了叶绿素和血红素合成途径通量，从而导致叶片黄化和血红素b含量上升。
杨茂博士（钟山青年研究员）系该项研究成果第一作者，管荣展教授为该文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发项目和国家自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16382