測「血型」可找好吃的瓜—新聞—科學網

2020-12-27 科學網

 

近日，浙江大學農業與生物技術學院教授張明方課題組首次發現了與新鮮果實耐裂相關的基因，不僅為進一步闡明果實耐裂性機理提供了新見解，同時也有利於加速耐裂優質品種的精準育種，為通過分子標記輔助育種等技術改良西瓜品種的耐裂性提供了重要的靶標基因。成果以封面文章形式發表在《植物生物技術雜誌》。

西瓜在生產和物流過程中均易出現裂果現象，每年田間和物流階段的產量損失巨大。

如何打破「耐裂品種不優質」的桎梏，成為科研人員的研究方向。

把耐裂性狀用一個數值標記出來，是張明方課題組這次研究的第一個亮點。他們通過質構儀選用不同形狀的探頭，測量了果皮硬度、破裂性、破裂率、破裂力做功等8個不同評價指標。

這些測量數據既涵蓋了傳統耐裂性判斷的指標，更包含了很多傳統方法無法測量的指標。「準確量化耐裂性狀、精準定位耐裂基因，能為培育耐裂品種提供重要的理論支撐，具有重要科學意義和應用前景。」 張明方介紹說。

根據這些前期指標，科研人員用耐裂性顯著差異的西瓜進行雜交，並對400多個西瓜F2代開展實驗性狀調查。科研人員在對159個隨機樣本進行單株測序後發現，所有耐裂相關指標都共同定位到西瓜的10號染色體上，而果皮硬度數據錨定的區域最為清晰精確。

在初步鎖定10號染色體後，課題組創新了單株染色體片段來源分析方法，張明方用「血型」給這些西瓜樣本打了個比方，耐裂的如果是A型，那麼就可以把不耐裂的比成B型，兼而有之的則是AB型。

由於找到了耐裂性功能基因，課題組很快研發出分子標記物，只要用一點點葉片提取DNA進行分析，就可以很快的測試出西瓜屬於哪個「血型」。

在對已有的104個西瓜品種資源進行驗證後，科研人員發現西瓜的「血型」可以很好地反映耐裂性。另一方面，張明方團隊還對市面上銷售的30餘份不同西瓜商品種進行了檢測，發現只有在設施栽培的西瓜品種中才會發現較多的「B型血」，而露地栽培的西瓜品種，基本上全是純合的A型或雜合的AB型。

「從我們的日常經驗中也可以發現，在露天生長受到風吹雨打，西瓜品種的果皮必需更加堅韌。」胡仲遠說，「事實上在AB型的品種裡，更有可能發現又耐裂又清脆好吃的西瓜。」

那麼是什麼讓A型和AB型西瓜更耐裂呢？

課題組繼續開展研究，他們發現ERF4 基因是乙烯信號途徑的重要轉錄因子，從基因進化角度和結構特徵判斷，該基因很可能調控細胞壁木質素的生長和積累。「木質素就好像細胞壁的鋼筋，形成銅牆鐵壁，讓細胞壁更堅固、更有韌性和硬度。」張明方說。

功能基因的分子標記為育種篩選帶來了新的可能。

此前，如果需要篩選品種，需要大量的人力物力栽培巨大的種群進行大量的普查式的性狀研究，而有了分子靶標，就可以先對各類品種資源進行苗期篩選，再選擇帶有目標基因的少量個體進行田間種植。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.13276

 

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