甘蓝型油菜作为我国极为重要的油料作物之一，其育种研究对于农业发展至关重要。现有研究表明，在相似的遗传背景下，黄籽油菜相比黑籽油菜具有更高的种子含油量和更低的木质纤维素含量，因此在育种工作中受到高度重视。不过，目前克隆出的大多数黄籽基因属于隐性基因，这种特性显著制约了黄籽甘蓝型油菜品种的开发与推广。
1月4日，华中农业大学张椿雨教授团队联合华中科技大学栗茂腾教授团队在Science Advances期刊发表了题为A rare dominant allele DYSOC1 determines seed coat color and improves seed oil content in Brassica napus的研究论文。研究中，他们通过结合表达数量性状位点（eQTL）分析和数量性状位点（QTL）精确定位，从黄籽甘蓝型油菜品系N53-2中成功鉴定了一个显性的黄籽基因——DYSOC1（dominant gene of yellow seed coat color and improved seed oil content 1）。遗传分析和转基因实验的结果显示，这个基因不仅让种子的种皮颜色变为黄色，还显著增加了种子的含油量。这项工作标志着中国学者首次在该期刊上发表了关于甘蓝型油菜的研究成果，它为创造新的黄籽种质资源和分子育种提供了重要的基础，具有深远的学术意义和应用潜力。
研究团队首先利用杂交试验确认了N53-2品系内存在显性的黄籽基因，并通过对KN DH群体进行eQTL分析，在ChrA09染色体的末端发现了一个trans-eQTL热点区域，这里包含了影响种子含油量、种皮颜色和木质纤维素含量的主要QTL。随后，基于初步定位的QTL位置，通过构建高世代近等基因系和进一步的QTL精细定位，研究者们将关键QTL区间缩小到了70 kb范围内。结合转录组数据和候选基因序列的差异分析，最终确定了BnaA09g44670D为候选基因，并根据其功能命名为DYSOC1。
后续的转基因实验证明，当DYSOC1被引入到黑籽甘蓝型油菜时，可以使得种子的种皮变黄，同时提高含油量超过10%，并且降低种子中的木质纤维素、原花青素含量、种皮厚度和皮壳率。而在黄籽油菜N53-2中敲除DYSOC1则导致相反的效果。此外，DYSOC1对植株形态和产量相关性状没有明显的影响。该基因在种皮中表现出高度特异性表达，并有效抑制苯丙烷代谢途径及黄酮类化合物的合成，从而减少了原花青素和木质纤维素的积累，使种皮更薄且呈现黄色。单倍型分析显示，DYSOC1尚未广泛应用于甘蓝型油菜的育种实践中。
通过将N53-2与黑籽甘蓝型油菜品种进行双11杂交，研究团队观察到，携带DYSOC1单倍型的杂交后代在种皮变黄的同时，种子含油量提高了超过4%，这证明了该基因的直接应用价值。
基于上述发现，研究团队提出了两种可能的育种策略来利用DYSOC1创建高含油量的甘蓝型油菜新品种：第一种策略是生产F1杂交种，这些杂交种具有黄色种皮，因此可能萌发速度更快；第二种策略则是生产黑色种皮的F1杂交种，以增强抗逆性。这两种策略都能实现生产高含油量、低木质纤维素含量的优质油菜籽的目标。
这项研究不仅提供了一种新的基因资源用于培育黄籽、高含油量、低木质纤维素含量的甘蓝型油菜，同时也展示了多组学分析方法与eQTL和QTL精细定位技术相结合在解析关键农艺性状遗传机制和鉴定候选基因方面的强大能力，为作物遗传改良和精准育种提供了宝贵的技术经验。
华中科技大学生命科学与技术学院博士研究生李怀鑫和吴明丽为该文第一作者，华中农业大学植物科学技术学院张椿雨教授和华中科技大学生命科学与技术学院栗茂腾教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。
