1月15日,青岛农业大学张忠华教授作为共同通讯作者,与中国农业大学眭晓蕾教授等合作在Nature Plants在线发表了题为Molecular regulation and domestication of parthenocarpy in cucumber的研究论文。该研究鉴定了一个新的单性结实控制基因NPF1,其作为生长素合成基因YUC4和果实苦味基因Bt的上游调控因子,协同调控黄瓜单性结实和果实苦味,阐明了不同性状在驯化过程中的分子调控机制。这一发现为利用生物育种手段培育强单性结实能力黄瓜新品种提供了理论支撑,也为其它作物的单性结实育种提供了新知识。
研究背景
植物的开花和结实通常依赖于授粉和受精作用,然而在自然条件下,有些植物可以不经过授粉和受精而结实,或是在某些刺激(如生长素等)的作用下,未受精的子房也能形成果实,这种现象称为单性结实(parthenocarpy)。单性结实因其无需授粉且能产生无籽果实的特性,显著提高了果实的可食率和品质,因而成为作物育种中一项重要的农艺目标性状。 研究结果
该研究首先利用合作单位天津市农业科学院黄瓜研究所提供的自发非单性结实突变体npf1(non-parthenocarpic fruit 1)进行基因定位,结合BSA-seq和KASP基因分型的数据发现,突变体npf1的第6号染色体上存在一个约15kb的缺失片段,此片段内仅存在一个候选基因,编码AP2转录因子,并将其命名为CsNPF1用于后续研究。CsNPF1在花分生组织、花原基和果实胚珠中高丰度表达。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除CsNPF1基因,获得稳定遗传突变体npf1CR1和npf1CR2,该突变体株系出现非单性结实表型,表明CsNPF1在黄瓜单性结实果实形成过程中发挥关键作用。