8月4日,中国农业科学院油料作物研究所发布消息:该所基因组学与抗病性改良团队联合多家单位,成功创制出一种叶片硫苷含量极高、种子硫苷含量极低的油菜新种质。这一成果实现了油菜硫苷含量的精准定向改良,为长期困扰油菜育种领域的“抗病与优质难以兼得”难题提供了全新解决路径。相关研究论文已在《分子园艺》期刊发表。
硫苷作为十字花科植物特有的抗病虫物质,在油菜叶片中含量越高,植株的抗病虫能力就越强。然而,硫苷同时具有抗营养特性——若家畜食用高硫苷种子榨油后的饼粕,易诱发甲状腺肿大,危害健康。

过去,油菜叶片与种子中的硫苷含量始终呈现高度正相关:种子硫苷降低时,叶片硫苷也随之减少,抗病能力下降;反之,若试图提升叶片硫苷以增强抗病性,种子硫苷又会同步升高,导致饼粕品质恶化。这一矛盾如同跷跷板般难以平衡。
正是这一矛盾,使得创制“叶片高硫苷、种子低硫苷”的油菜种质,成为油菜育种领域亟待攻克的核心难题。
该研究团队历经十余年攻关,首先构建了油菜泛基因组,绘制出全球首张油菜基因组结构变异全景图谱,并系统鉴定出436个调控硫苷代谢的关键基因。在此基础上,他们首次揭示了叶片与种子硫苷含量耦合的根本原因——硫苷合成与转运相关基因之间存在紧密连锁关系。更关键的是,他们发现了一个重要现象:在调控硫苷合成的关键基因中,高表达基因会“取代”低表达的同源基因,成为主导调控因子。
基于这一发现,团队采用基因编辑技术,精准敲除了硫苷转运基因。实验结果显示:新种质的叶片硫苷含量高达49.4微摩尔/克,而种子硫苷含量降低超过70%,完全达到国际双低标准。
可以说,这是目前已知叶片硫苷含量最高、种子硫苷含量最低的油菜种质。它成功破解了叶片与种子硫苷含量高度耦合的育种难题,为油菜高抗优质育种开辟了新的理论方向,并提供了宝贵的种质资源。
(受访单位供图)
