《Oil Crop Science》：Down-regulation of
LACS8A03 gene in
Brassica napus L. decrease the content of glucosinolates
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本研究针对油菜籽粕中硫苷（GSL）含量过高影响饲料利用的产业难题，通过候选基因关联分析发现长链酰基辅酶A合成酶基因BnaLACS8A03与硫苷积累显著相关。研究人员利用RNAi技术沉默该基因，发现转基因植株叶片硫苷含量降低至野生型的16%-41%，并证实其通过调控硫苷合成关键基因（CYP81F4、UGT74、MYC2）及转运基因（GTR1/2/3）表达影响代谢通路。该研究为油菜低硫苷育种提供了新靶点，对提升油菜产业价值具有重要意义。
作为全球广泛种植的油料作物，甘蓝型油菜（Brassica napus L.）不仅是重要的食用油来源，其榨油后的菜籽粕更是优质的饲料蛋白资源。然而，菜籽粕中含有硫苷（glucosinolates, GSL）等抗营养因子，在酸性条件下会转化为有毒物质，限制其在畜牧业中的应用。培育低硫苷的“双低油菜”（低芥酸、低硫苷）已成为油菜育种的重要目标。
硫苷是十字花科植物中常见的次生代谢产物，在植物防御系统中扮演重要角色，但其在动物饲料中的存在却是一把“双刃剑”。虽然硫苷及其水解产物具有抗癌、抗菌等生物活性，但过量摄入会影响动物健康。因此，解析硫苷代谢的调控机制，对优化油菜品质具有重要意义。
长链酰基辅酶A合成酶（Long-chain acyl-CoA synthetase, LACS）是AMP结合超家族成员，主要催化长链脂肪酸活化形成酰基辅酶A，参与脂质代谢。以往研究多聚焦于LACS在脂肪酸合成与β-氧化中的作用，但江苏大学研究团队通过候选基因关联分析意外发现，甘蓝型油菜中的BnaLACS8A03基因不仅与脂肪酸代谢相关，更与硫苷含量存在显著关联。这一发现为解析硫苷代谢调控网络提供了新视角。
为验证BnaLACS8A03在硫苷代谢中的功能，研究人员首先从油菜品种“中双11”中克隆获得该基因（命名为BnaLACS8A03），生物信息学分析预测其编码的蛋白定位于过氧化物酶体，提示其可能参与脂肪酸β-氧化。表达谱分析显示，BnaLACS8A03在叶、花等硫苷合成活跃组织中高表达，这与其潜在功能相吻合。
通过RNA干扰（RNAi）技术，研究团队成功获得3株BnaLACS8A03沉默的转基因油菜株系。表型分析发现，转基因植株叶片硫苷含量显著降低，仅为野生型的16%-41%。进一步机制探究表明，BnaLACS8A03沉默导致硫苷合成关键基因（CYP81F4、UGT74、MYC2）表达量大幅下降，同时硫苷转运蛋白基因（GTR1/2/3）表达呈现差异化调控：GTR1表达上调而GTR2/GTR3表达下调。这种复杂的转录调控网络提示BnaLACS8A03可能通过多途径影响硫苷积累。
本研究首次揭示了LACS家族基因在硫苷代谢中的新功能，为油菜品质改良提供了新靶点。然而，硫苷作为植物抗逆物质，其含量的降低是否会影响作物抗性仍需进一步评估。未来研究需在多种环境下验证BnaLACS8A03对种子硫苷含量的影响，并探索其在不同硫苷类型（脂肪族、吲哚族）代谢中的特异性作用。
关键技术方法
研究以甘蓝型油菜栽培种“中双11”和实验室保存品种K407为材料，采用候选基因关联分析筛选与硫苷含量相关的基因位点；通过基因克隆、系统进化分析和亚细胞定位预测明确BnaLACS8A03基因特征；利用RNAi技术构建转基因植株，采用实时定量PCR（qRT-PCR）分析基因表达，超高效液相色谱（UPLC）测定硫苷含量。
研究结果
BnaLACS8A03的鉴定、克隆与序列分析
通过BLAT比对拟南芥LACS8基因序列，在油菜基因组中鉴定出同源基因BnaA03g57930D和BnaC03g44430D。关联分析显示BnaA03g57930D对硫苷表型变异贡献率达17.5%，遂将其克隆并命名为BnaLACS8A03。该基因编码721个氨基酸，预测定位于过氧化物酶体。
BnaLACS8A03基因的表达分析
qRT-PCR结果显示，BnaLACS8A03在根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达，其中叶和花中表达量最高，分别为根中表达量的3.33倍和3.81倍，与硫苷合成部位高度重合。
RNAi植株的获得
成功构建BnaLACS8A03-RNAi载体，通过农杆菌介导的油菜下胚轴转化获得3株转基因阳性植株。qRT-PCR验证转基因植株中BnaLACS8A03表达量显著降低。
抑制BnaLACS8A03表达降低硫苷含量
UPLC检测显示，3株RNAi植株叶片硫苷含量分别降至野生型的16%、30%和41%，表明BnaLACS8A03沉默可有效降低硫苷积累。
BnaLACS8A03-RNAi植株中硫苷代谢相关基因表达改变
在转基因植株中，硫苷合成基因CYP81F4、UGT74和MYC2表达量分别降至野生型的1.63%、14.1%和43%；转运基因GTR1表达上调至4.5倍，而GTR2和GTR3分别降至37%和72%，表明BnaLACS8A03通过调控硫苷合成与转运通路影响含量。
结论与讨论
本研究首次报道了LACS家族基因BnaLACS8A03在油菜硫苷代谢中的调控作用。该基因通过影响硫苷合成关键酶基因（CYP81F4、UGT74、MYC2）及转运蛋白基因（GTR1/2/3）的表达，实现对硫苷含量的多层面调控。尽管硫苷含量降低有利于提升油菜粕的饲用价值，但需警惕其对作物抗逆性的潜在影响。该研究为油菜低硫苷育种提供了新策略，相关成果发表于《Oil Crop Science》。
