Hortic Res | 青岛农业大学张忠华/柴森研究团队在CPPU诱导甜瓜单性结实机制研究中取得进展

甜瓜（Cucumis melo L.） 是世界范围内重要的葫芦科作物，由于缺乏单性结实种质资源，外源喷施氯吡苯脲（CPPU）诱导单性结实在甜瓜生产中普遍存在。与天然授粉相比，喷洒CPPU具有较好的坐果效果以及更好的果实产量，但一直以来CPPU诱导甜瓜单性结实的作用机制尚未明晰。

2023年5月，Horticulture Research上线了（Advance Access）青岛农业大学园艺学院张忠华/柴森研究团队题为 Gibberellin biosynthesis is required for CPPU-induced parthenocarpy in melon 的研究论文。该研究初步探讨了CPPU诱导甜瓜果实单性结实的分子机制，为解决甜瓜生产中的坐果问题、种质改良以及单性结实的机制研究提供理论依据。

该研究对CPPU处理、人工授粉和未授粉的甜瓜早期果实进行形态学和组织学观察，发现CPPU处理与人工授粉的果实大小增加类似，但细胞大小增加较小，细胞密度更高。不同时间点各处理样品间内源激素检测发现CPPU促进赤霉素和生长素积累，降低脱落酸水平。转录组分析显示，CPPU诱导的差异基因主要富集在赤霉素相关通路，多个赤霉素合成、信号转导关键基因显著变化。外施赤霉素抑制剂多效唑（PAC）可部分抑制CPPU诱导坐果。

进一步研究发现，降低坐果期高量表达的细胞分裂素信号通路调节因子CmRR2能够抑制CmGA20ox1的表达，荧光素酶激活实验和酵母单杂实验结果证实CmRR2与CmGA20ox1启动子存在结合。以上研究结果表明CPPU可能通过细胞分裂素信号途径直接激活甜瓜中赤霉素生物合成基因的表达，促进赤霉素生物合成。

综上，该研究确定了CPPU诱导的甜瓜坐果依赖于赤霉素的生物合成，为甜瓜单性结实种质资源的创造提供了理论依据。

青岛农业大学园艺学院青年教师刘悦、在读硕士研究生李阳、国慧欣为论文第一作者，张忠华教授和青年教师柴森为论文通讯作者。课题组吕丙盛教授、在读硕士研究生冯敬、王惠惠也参与了相关工作。该研究得到了国家自然科学基金、山东省人民政府“泰山学者”基金及山东省自然科学基金的资助支持。

作者团队介绍

张忠华，博士，教授，博士生导师，现任青岛农业大学园艺学院院长，国家杰出青年科学基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者，入选国家“万人计划”中青年科技创新领军人才、青年拔尖人才和山东省泰山学者特聘教授等人才计划。主要从事黄瓜、甜瓜等蔬菜作物功能基因组学研究，以(共同)第一或通讯作者在Nature Genetics、Nature Communications、PNAS和Plant Cell 等期刊发表20余篇；主持国家重点研发计划课题1项、国家自然科 学基金重点项目1项和国家自然科学基金面上项目3项；获国家自然科学二等奖（第2位）和中国青年科技奖等。担任中国园艺学会分子育种分会秘书长、山东省学科评议组农学组秘书长，Journal of Integrative Agriculture、Horticultural Plant Journal以及《中国农业科学》《园艺学报》等期刊编委。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad084

转自：“园艺研究”微信公众号

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