中国农大张小兰课题组揭示黄瓜果实长度调控新机制

近日，中国农业大学园艺学院张小兰课题组与美国威斯康辛大学麦迪逊分校翁益群课题组在The Plant Cell杂志在线发表题为“Natural variation in CRABS CLAW contributes to fruit length divergence in cucumber”的研究论文。该研究通过图位克隆和功能研究解析了黄瓜YABBY家族转录因子CRABS CLAW (CsCRC)调控黄瓜果长变异的分子机制。

果长是影响黄瓜产量和外观品质的重要农艺性状，也是区分不同市场类型黄瓜的重要指标。不同黄瓜种质间果实长度差异巨大（5~60 cm），遗传变异显著。尽管已有一些调控基因和影响黄瓜果实长度的QTLs被发现，但对黄瓜果实长度自然变异及其分子调控机制仍知之甚少。

课题组前期研究发现，FS5.2是影响黄瓜果长性状的主效QTL。本研究利用由近等基因系（NIL）构建的分离群体进行图位克隆，鉴定其候选基因为CRABS CLAW (CsCRC)。CsCRC基因序列上的非同义SNP (G/A) 突变导致了FS5.2位点变异。在携带CsCRCA位点的短果型近等基因系fs5.2-NIL中，果实长度降低了34~39%。165份黄瓜种质中的位点多样性分析发现CsCRCA位点只存在于7份短圆形西双版纳黄瓜中，而野生黄瓜和栽培黄瓜均为CsCRCG位点。并且，在黄瓜不同果实长度的自然群体中CsCRCG基因的表达模式与果长呈正相关性。利用遗传转化，在fs5.2-NIL中的CsCRCG过表达回补试验与在栽培长果形材料中的CsCRCG-RNAi试验，均证明CsCRCG通过影响果实细胞的大小进而正调控黄瓜果实长度。进一步通过蛋白-DNA互作试验发现CsCRCG（而不是CsCRCA）可以直接结合并促进下游靶基因CsARP1 (Auxin response protein) 的表达，其敲除突变体Csarp1导致果实细胞变小，果实长度显著变短。因此，本研究表明CsCRCG通过对其下游靶基因CsARP1基因的转录激活正向调节细胞增大和果实伸长，该研究结果为不同果长黄瓜新品种的培育提供了重要的理论和工作基础。

中国农业大学已毕业博士砗根（现就职于内蒙古大学）、威斯康辛大学麦迪逊分校已出站博士后潘玉朋（现就职于西北农林科技大学）、中国农业大学已出站博士后刘小凤（现就职于青岛农业大学）及中国农业大学在读博士生李敏为论文共同第一作者。中国农业大学张小兰教授与美国威斯康辛大学麦迪逊分校翁益群教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、湖湘高层次人才聚集工程创新人才项目以及111引智基地项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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