菜豆是我国及世界重要的食用豆类之一，具有品种繁多，表型特征差异大，基因组小和繁殖周期短等特点，是研究豆科植物基因功能的重要资源。黄金勾作为我国北方的优良菜豆品种深受欢迎，其突出特点是肉厚，纤维少，营养丰富。研究团队通过辐射诱变，构建了黄金勾突变体库。在3500株M3代单株株行中，生育期（开花期与成熟期），叶部性状，株型，育性及豆荚或种皮颜色等性状都表现出丰富的变异。

野生型黄金勾的豆荚随着生长快速褪绿变黄，而在突变体库中出现较高比例的绿色豆荚突变体，该突变体的豆荚颜色一直保持绿色。为研究黄金勾豆荚褪绿及类黄酮营养成分的变化，对3个发育阶段的豆荚进行了转录组和代谢组测序。随着豆荚的发育，叶绿素含量不断降低，在野生型黄金勾中下降速率更快。对叶绿素代谢通路分析发现，叶绿素降解基因红色叶绿素降解产物还原酶（RCCR）在黄金勾绿色小豆荚中高表达，而在绿色豆荚突变体中其表达量极低，推测该基因是黄金勾豆荚褪绿的关键基因。另一方面，绿色豆荚突变体豆荚质地较硬，烹饪口感差，通过对纤维素含量进行测定，发现绿色豆荚突变体中纤维素含量显著高于野生型。且与野生型相比，绿色豆荚突变体中叶纤维素合成基因表达量上调。通过豆荚代谢组研究，共检测到154种类黄酮物质，且随着豆荚发育，多数类黄酮物质含量降低。在黄金勾中，柚皮苷，牡荆素-2-O-鼠李糖苷，异槲皮甙，槲皮素，山奈酚，紫云英苷和芒柄花苷含量较高。而木犀草素，芹菜素，李属异黄酮，鹰嘴豆素，黄颜木素在绿色豆荚突变体中含量较高。该研究从生理和分子水平揭示了黄金勾豆荚褪绿的机制，并对豆荚发育过程中类黄酮物质进行代谢分析，为解析营养物质变化提供理论基础。

图1 野生型与绿荚突变体豆荚颜色变化模式图

本研究得到了国家重点研发项目，先导专项及国家自然科学基金等项目的资助。

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