研究利用RUBY基因开发新的紫叶花生品质

最近，中国农业科学院油料作物研究所花生遗传育种创新团队的研究成果是《农业科学报》(英语)(Journal of Integrative Agriculture，JIA)正式发布。该研究利用RUBY基因完成了花生中甜菜碱的生成，成功开发出具有观赏植物潜力的具有紫叶特征的新型花生，为紫叶花生品种的培育提供了理论和材料基础。此外，RUBY在花生转换过程中表现出作为可见报告基因的潜力，可用于高效选择转换植物。

随着城市化进程的推进，乡村旅游已经成为中国流行的休闲活动。近年来，田间绘画逐渐兴起，通过种植彩叶，创造了许多令人印象深刻的图案。许多成功的稻田绘画不仅吸引了游客，也增加了农民的收入。彩叶植物也受到观赏农业的高度重视。花生是世界上重要的油作物，种植面积达到3000万公顷。在中国，花生的种植面积已经超过7000万亩，这显示了它们在观赏农业方面的巨大潜力。然而，花生的叶子主要是用绿色绘制的，限制了生产地。

甜菜碱是一种植物天然色素，来源于氨基酸色氨酸，呈红紫色，具有抗氧化功能，有利于健康。甜菜碱的生物合成方法相对简单，色氨酸只能通过三种酶反应转化为甜菜碱。RUBY基因是由编码甜菜碱生成所需的P450加氧酶(CYP76AD1)、二羟基苯丙氨酸双氧酶双氧酶(DODA)人工开放式阅读框由糖基转移酶三个基因组成，可以利用色氨酸生成甜菜碱。

本研究选择了农杆菌介导的转换方式，在花生中异源表达RUBY 基因。在转基因花生的愈伤组织、再生芽、根、叶、茎、花、荚、种子等部位，都观察到了明显的紫色组织。与野生植物相比，这些转基因植物的紫叶中甜菜碱含量大幅增加，从0.57 mg0.95-2.03 mg/g，增长高达0.66至2.55倍。这项研究不仅为花生的观赏性增添了新的亮点，而且在功能农业领域也开辟了新的应用价值。

中国农业科学院油料作物研究所花生遗传育种创新团队研究员雷永和廖伯寿是本文的通信作者，副研究员淮东欣是本文的第一作者。该研究获得了中国农业科学院科技创新建设项目的资助，包括广东省重点领域R&D项目-现代种业项目、知识创新重点-基础研究项目、湖北省支持种业优质发展的基金项目。