菜豆是我國及世界重要的食用豆類(lèi)之一，具有品種繁多，表型特征差異大，基因組小和繁殖周期短等特點(diǎn)，是研究豆科植物基因功能的重要資源。黃金勾作為我國北方的優(yōu)良菜豆品種深受歡迎，其突出特點(diǎn)是肉厚，纖維少，營(yíng)養豐富。研究團隊通過(guò)輻射誘變，構建了黃金勾突變體庫。在3500株M3代單株株行中，生育期（開(kāi)花期與成熟期），葉部性狀，株型，育性及豆莢或種皮顏色等性狀都表現出豐富的變異。

　　野生型黃金勾的豆莢隨著(zhù)生長(cháng)快速褪綠變黃，而在突變體庫中出現較高比例的綠色豆莢突變體，該突變體的豆莢顏色一直保持綠色。為研究黃金勾豆莢褪綠及類(lèi)黃酮營(yíng)養成分的變化，對3個(gè)發(fā)育階段的豆莢進(jìn)行了轉錄組和代謝組測序。隨著(zhù)豆莢的發(fā)育，葉綠素含量不斷降低，在野生型黃金勾中下降速率更快。對葉綠素代謝通路分析發(fā)現，葉綠素降解基因紅色葉綠素降解產(chǎn)物還原酶（RCCR）在黃金勾綠色小豆莢中高表達，而在綠色豆莢突變體中其表達量極低，推測該基因是黃金勾豆莢褪綠的關(guān)鍵基因。另一方面，綠色豆莢突變體豆莢質(zhì)地較硬，烹飪口感差，通過(guò)對纖維素含量進(jìn)行測定，發(fā)現綠色豆莢突變體中纖維素含量顯著(zhù)高于野生型。且與野生型相比，綠色豆莢突變體中葉纖維素合成基因表達量上調。通過(guò)豆莢代謝組研究，共檢測到154種類(lèi)黃酮物質(zhì)，且隨著(zhù)豆莢發(fā)育，多數類(lèi)黃酮物質(zhì)含量降低。在黃金勾中，柚皮苷，牡荊素-2-O-鼠李糖苷，異槲皮甙，槲皮素，山奈酚，紫云英苷和芒柄花苷含量較高。而木犀草素，芹菜素，李屬異黃酮，鷹嘴豆素，黃顏木素在綠色豆莢突變體中含量較高。該研究從生理和分子水平揭示了黃金勾豆莢褪綠的機制，并對豆莢發(fā)育過(guò)程中類(lèi)黃酮物質(zhì)進(jìn)行代謝分析，為解析營(yíng)養物質(zhì)變化提供理論基礎。

　　本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項目，先導專(zhuān)項及國家自然科學(xué)基金等項目的資助。

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圖1 野生型與綠莢突變體豆莢顏色變化模式圖