研究揭示黄酮类物质合成新基因簇帮助荞麦属植物适应高海拔

中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队在荞麦中鉴定到一个新型黄酮类物质生物合成基因簇 UFGT3 ，并解析了该基因簇参与高海拔环境适应性调控的机制。该研究为探究黄酮类物质和荞麦环境适应性的关系奠定了基础。相关研究成果发表在《先进科学 ( Advanced Science )》杂志上。

我国是荞麦的起源中心和多样性中心，不仅具有生育期短，对环境适应性强等特性，还富含芦丁等黄酮类活性物质。大量研究表明，黄酮类物质的含量不仅是荞麦的重要品质性状，还与其极强的环境适应力密切相关，因此，挖掘调控黄酮类物质生物合成的关键基因，解析其分子调控通路，为未来荞麦分子育种和培育突破性品种提供了理论基础和基因资源。

研究团队通过全基因组关联分析发现，苦荞1号染色体上葡萄糖基转移酶基因启动子区域的基因变异与多种黄酮类物质含量密切相关。对该位点进一步分析，鉴定出一个特殊的生物合成基因簇 UFGT3。该基因簇包含一个磷酸激酶基因 PAK 、两个转录因子基因 MADS1/2 和一个糖基转移酶基因 UFGT3 ，四者相互作用形成了一个调控黄酮类物质生物合成的分子模块。进一步研究发现，在野生近缘种中，花青素糖基转移酶基因受到该基因簇分子模块调控，催化生成保护植物免受紫外线损伤的黄酮类化合物，使野生近缘种具有更强的高海拔适应性。同时，该研究还发现 UFGT3 基因簇在荞麦属植物中广泛存在，并在栽培荞麦中保持结构和功能的保守型。该研究为探究荞麦黄酮类物质的生物合成和植物生态适应性的分子机制提供了新的见解。

UFGT3基因簇介导野生荞麦和栽培荞麦高海拔环境适应性差异的调控机制

作科所博士后黄旭，副研究员何毓琦、张凯旋等为该论文的共同第一作者，周美亮研究员为论文的通讯作者，中国工程院刘旭院士为本文研究提供了指导。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、中国农科院青创项目和欧盟地平线2020等项目的资助。