研究背景
羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）是十字花科芸薹属二年生观叶草本花卉，喜冷凉气候，是重要的冷季观赏植物。羽衣甘蓝叶表皮蜡质的多少不仅影响观赏性，还影响抗逆性，进而影响其应用价值。深入解析羽衣甘蓝蜡质形成机制，可为培育优良蜡质性状的羽衣甘蓝新品种提供基因资源和理论依据。
近日，New Phytologist在线发表了沈阳农业大学祝朋芳教授团队题为“A cascade of BoABF2-BoMYB96-BoMIEL1 regulates wax accumulation in kale”的研究论文，揭示了BoABF2–BoMYB96–BoMIEL1模块调控羽衣甘蓝蜡质积累的分子机制。
1. 全基因组重测序QTL-seq定位到蜡质含量候选基因BoMYB96
以羽衣甘蓝高蜡自交系‘S0836’与低蜡自交系‘6BZ’为亲本构建了F2遗传分离群体，基于全基因组重测序与染色体定位，在候选区间中发现了R2R3-MYB家族转录因子BoMYB96。在两自交系亲本中克隆了BoMYB96基因，并在编码区发现单核苷酸多态性，鉴定到两个等位基因BoMYB96S0836和BoMYB966BZ。
图1. 通过全基因组重测序挖掘BoMYB96基因
2. BoMYB96基因正调控羽衣甘蓝蜡质积累和耐旱性
通过在本体植物中进行过量表达与RNAi沉默，结果表明BoMYB96正调控蜡质积累和耐旱性，过表达可提高羽衣甘蓝蜡质含量并增强其耐旱能力，而沉默则导致蜡质积累量与耐旱性下降。
图2. RNAi沉默验证羽衣甘蓝BoMYB96基因功能
3. BoMYB96作用于蜡质合成通路基因BoCER3、BoKCS1和BoKCR1
利用酵母单杂交技术，发现已知的蜡质合成通路基因BoCER3、BoKCS1和BoKCR1均为BoMYB96的下游靶基因，双荧光素酶实验进一步发现BoMYB96S0836对这三个下游基因的转录激活能力显著强于BoMYB966BZ。
图3. BoMYB96激活下游蜡质合成基因
4.BoMYB96通过转录因子BoABF2响应干旱
在上游调控方面，BoMYB96基因启动子区域的ABRE元件是响应干旱的重要元件。干旱诱导的bZIP转录因子BoABF2可直接结合BoMYB96启动子并促进其表达。CRISPR/Cas9突变体boabf2中蜡质含量下降且耐旱性降低，表明BoABF2是干旱诱导蜡质合成的重要上游调控因子。
图4. 转录因子BoABF2 结合并激活BoMYB96的表达
5.E3泛素连接酶BoMIEL1负调控BoMYB96的稳定性
E3泛素连接酶BoMIEL1可与BoMYB96蛋白互作并介导其泛素化降解，过表达BoMIEL1会显著抑制蜡质积累。Western blot结果显示，在干旱条件下BoMYB96蛋白水平升高，而BoMIEL1水平降低，说明干旱通过抑制BoMIEL1介导的降解作用稳定BoMYB96，从而增强蜡质合成。
图5. BoMIEL1负调控BoMYB96稳定性
研究意义：
综上，BoMYB96是调控羽衣甘蓝蜡质含量积累的关键功能基因，BoMYB96S0836对于蜡质合成基因BoCER3、BoKCS1和BoKCR1的转录激活能力强于BoMYB966BZ。干旱条件下，一方面转录因子BoABF2激活BoMYB96的转录，另一方面E3泛素连接酶BoMIEL1对BoMYB96的负调控作用减弱，三者共同构成羽衣甘蓝蜡质积累的关键调控网络。本研究建立了BoABF2-BoMYB96-BoMIEL1调控模型，为羽衣甘蓝叶片蜡质积累与耐旱性遗传改良提供了重要分子靶标。
图6 BoMYB96调节羽衣甘蓝蜡质积累的模型图
沈阳农业大学祝朋芳教授团队长期从事羽衣甘蓝重要性状功能基因的研究，在羽衣甘蓝蜡质性状方面，阐明了羽衣甘蓝蜡质转运基因BoORP3a的作用机理（Zhang et al., 2022, Horticulture Research）。在羽衣甘蓝其他重要经济性状方面，团队系统解析了BoALG10基因在维持叶缘全缘形态中的重要功能及其分子调控机制（Feng et al., 2020, Theoretical and Applied Genetics；Feng et al., 2022, Horticulture Research； Zhang et al., 2025, The Plant Journal）。鉴定到粉色叶性状的功能基因BoDFR1（Feng et al., 2021；Zhang et al., 2022, Theoretical and Applied Genetics），并揭示其在强光和低温条件下介导叶色转变的调控机制（Liu et al., 2024, The Plant Journal；Liu et al., 2024, Plant Physiology and Biochemistry）；明确了株高相关基因BoFHY1的生物学功能（Huo et al., 2025, Plant Physiology and Biochemistry）。目前，团队自主选育的羽衣甘蓝F1杂交新品种已进行推广示范应用。
论文第一作者为沈阳农业大学林学院在读博士生李亚殊，通讯作者为沈阳农业大学林学院祝朋芳教授。团队已毕业博士刘洋、博士研究生张雨婷以及青年教师冯馨博士也参与了此项工作。该研究得到了国家自然科学基金（32471945和32171850）的资助。
