河北农业大学研究生(河北农业大学研究生院官网)

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责编 | 王一

黄瓜是世界性重要的果菜类蔬菜，其果实形状直接影响黄瓜的产量和外观品质，进而影响其经济价值。挖掘黄瓜果形决定基因及其分子调控机制，对选育适合不同市场需求的不同果形黄瓜新品种具有指导意义。

近日，中国农业大学张小兰教授团队与河北科技师范学院闫立英教授团队合作在Horticulture Research在线发表了题为“CsTRM5 regulates fruit shape via mediating cell division direction and cell expansion in cucumber”的研究论文，揭示了CsTRM5调控黄瓜果形的分子机制。

该研究在短圆筒形黄瓜自交系‘32X’为背景的EMS诱变突变体库中，鉴定到一个球形果突变体qiu，并以此为研究材料，进行遗传学分析和候选果形基因鉴定。遗传分析显示该性状是隐性单基因控制。构建‘32X’和qiu的F2群体，利用MutMap方法，将候选基因锁定在黄瓜2号染色体的6.47 MB区域内，该区域内含有黄瓜重要的果形QTL位点FS2.1，且其中含有番茄重要果形基因SlTRM5的同源基因CsTRM5。

通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，明确了CsTRM5是调控球形果的关键基因。进一步细胞形态学分析表明，qiu突变体果实呈球形主要是由于横向细胞分裂增多导致果实横径变大，而纵向细胞分裂减少导致果实长度降低，同时横向细胞和纵向细胞均显示细胞变小。qiu vs 32X转录组测序鉴定到差异表达基因中细胞壁活动相关基因和ABA通路基因显著富集。内源激素测定和外源激素喷施试验结果显示，qiu中ABA含量显著增加，外源ABA通过影响细胞扩张导致黄瓜果实伸长受到抑制。

综上表明，CsTRM5通过影响细胞分裂方向和细胞扩张来影响黄瓜果实形状，同时ABA参与了CsTRM5介导的细胞扩张来调节黄瓜果实的伸长。

图1 突变体qiu较野生型32X细胞分裂方向和细胞扩张改变

河北科技师范学院谢洋副教授、孙成振副教授和中国农业大学刘小凤博士后（现就职于青岛农业大学）为论文共同第一作者，中国农业大学张小兰教授和河北科技师范学院闫立英教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、河北省重点研发项目、河北省自然科学基金项目及河北科技师范学院科学研究基金等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad007

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