近日,中心甜瓜栽培生理团队在园艺学科TOP期刊《Scientia Horticulturae》(JCR1区、中科院2区,IF=4.3)上在线发表了题为“Mechanisms governing melon fruit skin pigmentation: Insights from transcriptome sequencing and whole-genome bisulfite sequencing analyses”的研究论文。
甜瓜(Cucumis meloL.,2n = 24)属于葫芦科,是一种具有重要经济价值的作物。果皮颜色是影响甜瓜果实商业价值和消费者偏好的关键品质性状,但控制甜瓜果实果皮色素沉着的机制仍未得到充分表征。
作者对不同发育阶段的两个近等基因系(NIL)—绿皮(GS)和白皮(WS)甜瓜进行了细胞学、转录组学和全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)比较分析。研究发现叶绿素代谢和叶绿体发育受阻使得WS果皮变白。WGBS分析显示,随着果实的发育,WS的基因组DNA甲基化水平逐渐超过GS的基因组DNA甲基化水平。转录组和甲基化组的综合分析鉴定出4个参与叶绿素代谢的DMR相关DEG(CHLI、CRD1、PORA和HCAR)。其中,PORA在WS果实中2个发育阶段均表现出下调表达和高甲基化,并与WS和GS果实中叶绿素含量协调表达。此外,作者还鉴定出一个转录因子(COL6),该基因与三个发育阶段的两个NILs中PORA表达和叶绿素水平密切相关。文章指出PORA正向调节两个NILs中的叶绿素生物合成,其表达可能受DNA甲基化和转录因子的共同调控。该研究结果揭示了甜瓜果皮颜色变化的分子机制,为叶绿素生物合成的调控机制提供了新的见解。
吴婷助理研究员为论文第一作者,杨永副研究员和胡国智研究员为该论文的共同通讯作者,哈密瓜研究中心为论文第一完成单位,该研究得到新疆农业科院青年科技骨干创新能力培养项目(xjnkq-2023033)、国家西甜瓜产业体系(CARS-25)、新疆自治区重点研发计划项目(2023B02017-3)和新疆现代农业产业技术体系专项资金(XJARS-06)资助。
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