蔓菁（Brassica rapa subsp. rapa）是芸薹属重要的蔬菜和饲料作物，广泛分布于不同纬度和海拔地区，形成了多样的开花时间生态型。开花时间是作物生态适应和产量形成的关键性状，然而关于蔓菁开花时间变异的遗传基础仍缺乏系统研究。

近日，中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）研究人员采用表型分析、BSA分析、遗传学功能验证、酶活功能验证和分子动力学模拟相结合的研究思路，探究了BrrPRMT10基因序列变异对蔓菁开花时间差异的贡献。相关研究成果以Natural Variation at the BrrPRMT10 Locus Modulates Flowering Time in Brassica rapa subsp. rapa为题在国际学术期刊Plant, Cell & Environment在线发表。

研究对32份蔓菁核心种质进行开花时间分析，划分出冬性一年生和半冬性一年生两种生态型，并以开花表型极端的B58和B70为亲本构建F₂群体。通过BSA混池分析和KASP精细定位，在2号染色体锁定调控开花时间的核心QTL区间并筛选出候选基因BrrPRMT10，该基因序列在两个亲本品种间存在4个非同义SNP。异源回复突变和过表达实验表明，BrrPRMT10-E（B70）比BrrPRMT10-L（B58）促花活性更强，并更强地抑制FLC和促进FT表达。油菜中定点突变结果显示，BrrPRMT10-L-M1（Ala63）显著促进开花并上调BnaFT2，而BrrPRMT10-L-M2（Ser63）无此效果，表明Ser63→Ala是增强促花活性的关键变异位点。酶活实验表明BrrPRMT10-L-M1催化活性和甲基化产物水平显著高于BrrPRMT10-L基因型；分子动力学模拟显示该突变减少了Arg54与Asp58间氢键，可能增强Arg54与配体的结合能力。该研究揭示了BrrPRMT10自然变异调控蔓菁开花时间的分子机制，为十字花科作物花期精准调控和气候适应性育种提供了重要基因资源。 

版纳植物园郑艳副研究员与大理大学刘天猛副教授为共同第一作者，版纳植物园杨永平研究员、孔祥翔副研究员和云南农业大学岳艳玲教授为共同通讯作者。版纳植物园杨云强副研究员、博士后杨丹妮、孙朋和高级工程师黄天萍等成员也参与了该研究工作。该研究得到了云南省蔬菜生物学重点实验室建设项目、国家自然科学基金项目、云南省“云岭学者”和“兴滇英才支持计划”等项目的支持。

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 图  蔓菁群体表型、BrrPRMT10变异及其开花调控功能分析。