近日，西甜瓜種質(zhì)資源與遺傳育種團(tuán)隊(duì)袁黎教授課題組在《Horticulture Research》期刊在線發(fā)表了題為《A 2.09 Mb fragment translocation on chromosome 6 causes abnormalities during meiosis and leads to less seed watermelon》的研究論文。團(tuán)隊(duì)教師田樹(shù)娟為論文第一作者，已畢業(yè)碩士研究生葛潔為共同第一作者，袁黎教授為通訊作者。

 

　　西瓜（Citrullus lanatus （Thunb.） Matsum. & Nakai）因其果實(shí)汁多味甜、營(yíng)養(yǎng)豐富，在世界范圍廣泛栽培。西瓜產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位，無(wú)籽/少籽西瓜因其具有食用方便、可溶性固形物含量高、口感好等諸多優(yōu)點(diǎn)備受消費(fèi)者青睞。其中，三倍體無(wú)籽西瓜由于其適應(yīng)性、抗逆性強(qiáng)，耐貯運(yùn)，產(chǎn)量高，具有多倍體和二倍體雜交一代的雙重優(yōu)勢(shì)，而深受消費(fèi)者和種植者歡迎。然而，三倍體無(wú)籽西瓜是由四倍體母本和二倍體父本雜交導(dǎo)致配子染色體失衡產(chǎn)生的無(wú)籽（不育），在生產(chǎn)實(shí)踐中，三倍體無(wú)籽西瓜的生產(chǎn)技術(shù)存在諸多缺點(diǎn)：如種子生產(chǎn)過(guò)程繁瑣、冗長(zhǎng)；種子生產(chǎn)成本較高、發(fā)芽困難；種子晚熟等；而作為非轉(zhuǎn)基因的易位二倍體無(wú)籽西瓜恰恰克服了其缺點(diǎn)，同時(shí)避免了使用激素誘導(dǎo)無(wú)籽西瓜對(duì)藥劑處理技術(shù)要求嚴(yán)格的問(wèn)題。因此，發(fā)掘和培育易位二倍體無(wú)籽/少籽西瓜資源，進(jìn)一步解析其染色體易位機(jī)制，為未來(lái)有針對(duì)性開(kāi)展創(chuàng)制精英無(wú)籽西瓜新種質(zhì)具有重要的理論及實(shí)踐意義。

 

　　研究人員前期獲得了田間自發(fā)易位突變體148，發(fā)現(xiàn)該突變體與正常二倍體西瓜“京母”雜交得到的F1代“2018-Z-4”具有明顯的少籽表型。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，“148”與其他正常二倍體西瓜親本“Y83”、“JF”和“M08”的雜交后代也表現(xiàn)出少籽表型。由于雌雄配子不育是少籽的主要誘因，傳統(tǒng)雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)，雜交F1代2018-Z-4西瓜的少籽表型是由雌配子半不育所導(dǎo)致。雌配子深埋在孢子體組織中很難接近及鑒定其發(fā)育是否正常，已知高等植物中，雌雄配子的發(fā)育過(guò)程是高度同步、基本一致，因此，可借助檢測(cè)雄配子發(fā)育去判斷雌配子的具體發(fā)育缺陷時(shí)期。進(jìn)一步染色體展片實(shí)驗(yàn)分析表明，“2018-Z-4”小孢子母細(xì)胞在減數(shù)分裂中期I階段出現(xiàn)異常的染色體四價(jià)體環(huán)結(jié)構(gòu)，明確了配子半不育是由染色體易位造成。qRT-PCR分析進(jìn)一步從側(cè)面證實(shí)配子半不育是由染色體易位造成，而不是由減數(shù)分裂特異基因的表達(dá)降低引起。F2代分離群體遺傳分析表明，“148”是易位純和系材料，且雜交F1代“2018-Z-4”的少籽表型是由一條染色體片段易位造成的。基于基因組重測(cè)序、分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)技術(shù)、圖位克隆等技術(shù)，研究人員將易位區(qū)段定位于Chr 06染色體上的2.09Mb區(qū)間。

 

　　綜上所述，該研究揭示了Chr 06染色體上一段2.09Mb片段發(fā)生易位導(dǎo)致少籽西瓜表型的機(jī)制，為二倍體水平培育精英無(wú)籽西瓜種質(zhì)提供新方法，同時(shí)也為利用人工誘導(dǎo)的染色體易位技術(shù)創(chuàng)制無(wú)籽西瓜新品種提供了易位片段大小上的參考及前瞻性的研究基礎(chǔ)。

 

　　該研究工作得到了國(guó)家級(jí)青年人才計(jì)劃（A279021801）、西北農(nóng)林科技大學(xué)科技大學(xué)引進(jìn)人才啟動(dòng)經(jīng)費(fèi) （Z1090221008）、陜西省自然科學(xué)基金 （2021JM-089） 及楊凌種業(yè)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。

 

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