科學網—探明紅瓤西瓜「身世」

2020-12-18 科學網

京瓏（瓤色大紅）張潔供圖

 

本報訊（記者李晨）4月23日，《植物生理學》在線發表北京市農林科學院研究員許勇團隊的最新成果。他們闡明了西瓜紅瓤控制基因——番茄紅素環化酶Cl LCYB的作用方式及調控機制，發現該基因中特定胺基酸位點的變化導致蛋白積累水平的下降，是馴化產生紅瓤西瓜的直接原因。

西瓜原始野生種的瓤色是白色或黃色的，為揭示西瓜鮮豔瓤色是如何馴化產生的，研究團隊對紅瓤控制位點的精細定位及西瓜屬5個種的221份代表性瓤色資源進行了序列分析。結果發現，西瓜番茄紅素環化酶Cl LCYB是西瓜紅瓤控制基因。該基因中兩個引起胺基酸變化的位點與紅瓤表型緊密連鎖，遺傳轉化試驗結果也證實它是控制紅瓤的關鍵基因。

論文第一作者、北京市農林科學院副研究員張潔介紹，基因序列分析揭示，紅瓤西瓜品種有相對保守和獨立的馴化過程。亞細胞定位及催化功能研究表明，不同瓤色西瓜中該基因編碼蛋白均定位在果實細胞有色體中，都具有將番茄紅素催化為β胡蘿蔔素的能力，且催化活性差異不大。

研究還發現，該基因在不同瓤色西瓜品種、果實不同發育期的轉化水平變化不顯著。該基因編碼產生的蛋白積累水平與番茄紅素的積累呈現負相關性。

許勇表示，上述證據表明，在不同瓤色的西瓜中，該蛋白中兩個胺基酸的替換引起了蛋白穩定性的差異，從而導致其底物番茄紅素的積累，讓西瓜瓤呈現紅色。

除了紅瓤基因，該課題組還開展了其他瓤色基因的研究工作，目前已經初步獲得了黃瓤、橙瓤的控制基因。據悉，研究人員已經將獲得的控制基因運用到實際育種中，培育出了多種瓤色的西瓜品種。

相關論文信息：https://doi.org/10.1104/pp.19.01409

 

《中國科學報》 (2020-04-28 第4版 綜合)

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