近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所葫蘆科蔬菜遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和蔬菜功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作在黃瓜果刺生長發(fā)育調(diào)控研究上取得重要進(jìn)展。該研究通過基因編輯和轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證了NS基因調(diào)控黃瓜果實(shí)多刺這一重要外觀品質(zhì)性狀,完善了果刺生長發(fā)育的調(diào)控途徑。相關(guān)研究結(jié)果以 “NS encodes an auxin transporter that regulates the ‘numerous spines’ trait in cucumber (Cucumis sativus) fruit” 為題發(fā)表于國際著名植物學(xué)期刊The Plant Journal上。
果實(shí)多刺是黃瓜重要的外觀品質(zhì)性狀,該性狀在1984年被首次報(bào)道,但迄今為止尚未完成該性狀的基因克隆。本研究通過全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)鑒定到9個與果刺密度相關(guān)的遺傳位點(diǎn),其中相關(guān)性最高的位點(diǎn)fsdG2.1與NS基因精細(xì)定位區(qū)間相同;通過CRISPR/Cas9基因編輯和過表達(dá)驗(yàn)證了NS調(diào)控果實(shí)多刺性狀;NS基因編碼生長素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,通過生長素含量測定、生長素免疫共沉淀、生長素響應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)等研究,證實(shí)NS通過生長素途徑調(diào)控果刺密度,并且在敲除突變體ns-cr中,果皮和果刺中的生長素水平顯著降低。綜上,該研究揭示了NS基因通過生長素途徑調(diào)控黃瓜果實(shí)多刺性狀,初步解析了NS調(diào)控不依賴于果瘤的果刺發(fā)育途徑,進(jìn)一步完善了果刺發(fā)育的遺傳網(wǎng)絡(luò)。
該論文以中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所為第一和通訊作者單位,劉小萍博士為第一作者,楊學(xué)勇研究員為共同一作,張圣平研究員、顧興芳研究員和作物科學(xué)研究所孫加強(qiáng)研究員為共同通訊作者。此項(xiàng)研究受到國家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。