近日，经作所油菜创新团队联合扬州大学和华中农业大学在植物学知名期刊Plant Biotechnology Journal（Q1, IF: 13.8）发表题为“Homoeologous Exchanges Contribute to Branch Angle Variations in Rapeseed: Insights from Transcriptome, QTL-seq and Gene Functional Analysis”的研究论文。

分枝角度是影响油菜机械化生产的关键性状之一。适度紧凑的株型结构有利于提高种植密度，促进群体通风透光，降低菌核病发生率，减少机收时因分枝拉扯造成的落粒损失。然而，油菜分枝角度调控机理不明、相关功能基因报道较少。

该研究对37份表型极端株系分枝进行取样，获得了97份转录组数据。通过加权基因共表达网络分析，发现darkred和darkolivegreen模块基因表达模式与分枝角度表型相关性最高，两个模块包括BnaA02.FUL、BnaC07.YUCCA6、BnaA02.SGR3等已知功能基因的同源拷贝。有趣的是，darkred模块的枢纽基因（hub gene）集中在A09染色体末端，形成两个相邻的热点，且热点间的基因表达模式相反。结合重测序和部分同源交换（Homoeologous Exchange，HE）分析，发现热点1与热点2为同源片段。大部分松散型株系中均发生了HE，导致热点1染色体片段被热点2替换，而所有紧凑型株系中未检测到该HE，因此造成了两个片段与分枝角度表型的假阳性关联。类似地，darkolivegreen模块在A02和C02的两个枢纽基因热点也由HE导致。

利用37份材料中两个分枝角度差异大的株系作为亲本构建F2群体，利用QTL-seq技术开展分枝角度的QTL定位，共检测到4个控制分枝角度的QTL，均位于C06染色体的长臂。经重测序分析，在紧凑型亲本和F2群体紧凑株系混池中均检测到一个A07-C06 HE，且与第三、第四QTL区间重叠，证实该HE发生后会减小油菜分枝角度。基于位置分析、序列比较和功能预测，将BnaA07.WRKY40.b作为重要候选基因。过表达BnaA07.WRKY40.b导致油菜分枝角度增加多达19.2°，干扰、敲除BnaA07.WRKY40.b BnaC06.WRKY40.b双拷贝导致植株分枝角度减小多达11.4°，突变体其余农艺性状没有显著改变。这些结果证实WRKY40参与油菜分枝角度调控，相关功能研究在植物中尚属首次报道，油菜中的多个同源拷贝可作为今后株型分子改良的优异基因资源。

经作所孙程明副研究员与扬州大学吴健副教授为论文共同第一作者，油菜团队首席张洁夫研究员、华中农业大学易斌教授和扬州大学王幼平教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32001581, 31971973）、国家油菜产业技术体系（CARS-12）和江苏省种业振兴“揭榜挂帅”（JBGS[2021]061）等项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14292