近日，植物学领域经典期刊《Plant Journal》（中科院1区TOP，2025分区表，五年影响因子7.1）在线发表了题为“BnLEA4 and BnMYB96 targeting BnLTP2 to enhance drought tolerance and oil accumulation in Brassica napus L.”的研究论文。该研究阐明了BnMYB96可与BnLEA4蛋白互作，并且作为转录因子结合BnLTP2的启动子，激活BnLTP2的表达，从而提升甘蓝型油菜干旱耐受性与种子含油量的分子机制，该研究为培育兼具耐旱性和高含油量的油菜新品种提供了关键理论依据和技术支撑。
甘蓝型油菜（Brassica napus）作为全球第三大油料作物，贡献了约 13% 的世界植物油消费量，其种子含油量是保障食用油供给安全的核心指标。然而，干旱胁迫是油菜种植中最主要的非生物胁迫之一，不仅导致年均 30% 以上的产量损失，还会显著降低种子含油量，严重制约油菜产业的稳定发展。因此，实现抗旱性与高含油量的协同提升，解析两者协同调控的分子机制至关重要。
本团队在前期的工作中发现，LEA和VOC基因可通过影响光合效率以及ROS清除系统影响油菜和拟南芥的抗旱性和种子含油量（Yu Liang et al, Plant Biotechnology Journal, 2019），并且在相关高含油量和高抗旱性株系中，BnMYB96的表达量有显著提升。但LEA的下游调控基因研究较少，其调节路径尚未明晰。本论文是在上述研究基础上，针对BnMYB96继续开展深入研究，首先以高含油量油菜品种构建 cDNA 文库，以BnMYB96作为诱饵进行筛库发现其可与BnLEA4在内的多个蛋白互作，随后通过酵母双杂交、BiFC、Pull-down、CoIP等证实BnMYB96 蛋白可与 BnLEA4 直接互作，并且酵母单杂、EMSA、LUC等证实结合下游 BnLTP2 基因启动子激活其表达，BnLEA4 可增强这一激活效应。
图1 BnMYB96与BnLEA4互作影响甘蓝型油菜含油量和抗旱性
本研究还在单细胞水平解析了甘蓝型油菜发育种子的细胞异质性，利用单细胞测序scRNA-seq 首次在甘蓝型油菜中鉴定出与脂质积累相关的实质细胞群（cluster 0），发现 BnMYB96 可调控油脂相关基因（OLE1、OLE2、OBAP1A等）的细胞特异性表达，为精准调控提供了细胞层面的靶点。结合多个转基因株系的转录组测序显示，BnMYB96和 BnLTP2 可上调光合碳固定、脂肪酸合成相关基因表达，通过维持光合效率、减少氧化损伤、稳定脂质储存等途径，实现耐旱性与含油量共同提升。
图2 甘蓝型油菜BnMYB96相关株系的单细胞测序和分析
通过 CRISPR/Cas9 基因编辑和遗传转化分别获得的BnMYB96、BnLTP2的过表达株系（J9709BnMYB96-OE以及WestarBnLTP2-OE）和基因敲除株系（J9709BnMYB96-KO以及WestarBnLTP2-KO），在干旱条件下，J9709BnMYB96-OE和WestarBnLTP2-OE表现出显著优势，叶片抗旱性提升，ABA 含量和抗氧化酶活性显著提高，ROS 积累减少；正常条件下，J9709BnMYB96-OE和WestarBnLTP2-OE种子含油量较野生型显著提升，干旱时含油量降幅也远低于野生型和敲除株系，J9709BnMYB96-KO以及WestarBnLTP2-KO出现含油量和抗旱性降低的表型。在多个BnMYB96与BnLTP2的杂交组合中，BnMYB96与BnLTP2双基因过表达杂交组合表现最优，干旱条件下种子含油量提高最为显著，且胚胎发育更完整，油体数量更多且分布均匀。阐明了 BnLEA4-BnMYB96-BnLTP2 通路在协调植物耐旱性与脂质积累中的核心作用，填补了 LEA 下游调控机制和 LTP2 上游调控网络的研究空白。
综上，该研究首次系统揭示了BnLEA4-BnMYB96-BnLTP2 基因调控通路，填补了影响干旱和含油量关键基因上下游调控机制的研究空白，并通过单细胞测序鉴定出脂质积累相关细胞群，为精准调控提供靶点。该研究成果为培育 "耐旱高油" 型油菜新品种提供了理论支撑，对保障干旱地区油菜生产稳定、提升油料供给安全具有重要现实意义。
广西师范大学为本论文第一单位，广西师范大学袁国香同学为该论文第一作者，广西师范大学梁语副教授为通讯作者，湘湖实验室/华中科技大学栗茂腾教授、中国农业科学院甘露研究员为共同通讯作者，本课题组黎雄华、梁慧敏、李相龙、卢莹莹、莫如茵、容银霞、杨雅斐、林沁雯等同学参与了该研究（本课题组同学在2024、2025连续2年获得全国大学生生命科学竞赛创新创业类全国一等奖，欢迎感兴趣的同学加入）。本研究得到国家自然科学基金、广西自然科学基金、大学生创新创业项目等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.70795