近日，蜜桃传媒
曲存民/杜海团队在植物学权威期刊 The Plant Cell 上发表题为《E3 泛素连接酶 BnNLA1 通过泛素化 BnC07MYB3a 调控甘蓝型油菜种皮颜色》（The E3 ligase BnNLA1 modulates seed coat color in Brassica napus through ubiquitination of BnC07MYB3a）的研究论文。该研究首次将泛素化介导的蛋白稳态调控引入甘蓝型油菜种皮颜色形成机制研究，揭示了 E3 泛素连接酶 BnNLA1 通过调控 MYB 转录因子 BnC07MYB3a 蛋白稳定性，进而影响类黄酮代谢的新机制。
甘蓝型油菜是我国重要油料作物，黄色种皮是高品质油菜育种的重要目标性状，通常与较低的色素和纤维积累、更优的油脂加工品质和饼粕利用价值相关。过去三十多年，油菜种皮颜色研究主要聚焦于类黄酮代谢通路中的结构基因、转录因子及其表达调控。然而在种皮颜色形成是否还受到转录调控之外的蛋白质稳定性调控，仍长期缺乏直接证据。
围绕这一科学问题，研究团队利用 393 份甘蓝型油菜自然群体开展全基因组关联分析，鉴定到与种皮颜色稳定关联的 RING 型 E3 泛素连接酶 BnNLA1。遗传学和代谢分析表明，BnNLA1 功能缺失导致种皮颜色变浅，并显著降低类黄酮色素及原花青素积累，提示 BnNLA1 是连接泛素-蛋白酶体系统与种皮色素沉积的重要调控因子。
图1甘蓝型油菜种皮颜色的全基因组关联分析及候选基因鉴定
进一步机制研究发现，BnNLA1 可识别 R2R3-MYB 转录因子 BnC07MYB3a，并介导其 K164 位点泛素化修饰，促进其通过 26S 蛋白酶体途径降解。BnC07MYB3a 作为类黄酮代谢负调控因子，能够直接结合 BnTT6 和 BnBAN 等关键基因启动子并抑制其表达。BnNLA1 功能缺失后，BnC07MYB3a 蛋白稳定性增强，进而抑制类黄酮代谢相关基因表达，减少原花青素积累，最终形成浅色种皮。该研究提出了 BnNLA1-BnC07MYB3a-BnTT6/BnBAN 调控模块，突破了以往主要从类黄酮代谢结构基因和转录因子表达层面解释油菜种皮颜色形成的传统认识，揭示了“E3 泛素连接酶-转录抑制因子-类黄酮代谢结构基因”这一新的调控路径。研究不仅拓展了植物种皮色泽形成的理论框架，也为黄色种皮油菜分子设计育种提供了新的基因资源和调控靶点。
图2 BnNLA1参与调控油菜种皮颜色的分子调控模型
蜜桃传媒
博士生胡冉为该论文的第一作者，蜜桃传媒
博士后刘海疆、博士生唐云山和华中农业大学博士生吴涛（已毕业）为共同一作，蜜桃传媒
曲存民教授和杜海教授，华中农业大学石磊教授为该论文的共同通讯作者。本研究工作也得到了新加坡国立大学俞皓院士、四川大学李骋翔研究员和长江大学许本波教授等对本研究的建议和帮助。此项工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目支持。
初审：曲存民
复审：郑莉佳
终审：李云峰