HPJ|东北农业大学栾非时教授团队:甜蜜基因组赋予多彩生活:西瓜和甜瓜育种性状的分子标记基因与生物调控综述

近日，Horticultural Plant Journal在线发表了东北农业大学栾非时教授团队题为“Sweet genomes provide colorful life: A review on molecularly tagged genes and biological regulation of breeding characters in watermelon and melon（甜蜜基因组赋予多彩生活：西瓜和甜瓜育种性状的分子标记基因与生物调控综述）”的综述。

研究背景

西瓜和甜瓜是葫芦科的重要成员，具有较高的经济效益和营养价值。随着西瓜和甜瓜基因组的公布与不断完善，许多与西甜瓜重要农艺性状连锁的基因（或位点）已被挖掘。本文综述了近年来在西瓜、甜瓜果实品质、发育、植株形态建成及抗病性等方面的基因定位与分子调控机制研究进展，进一步展望了西瓜和甜瓜的未来研究重点与人工智能分子设计育种的技术路线。

研究结果

（1）在育种和种质资源改良过程中，西瓜、甜瓜的瓤色、含糖量、果实形状、植株形态、性别分化、种子性状以及抗病性一直是育种家和消费者十分关注的性状。利用与目标基因紧密连锁的分子标记，可以有效加速育种进程。因此，鉴定与上述目标育种性状相关的染色体区域或候选基因至关重要。本文整合了目前已经精细定位并明确其功能或在不同研究中获得稳定定位区间的85个西瓜和113个甜瓜重要性状连锁基因（或位点），并依据物理位置，将上述基因（或位点）分别绘制在了西瓜和甜瓜基因组上。

Fig. 1 Integrated maps containing functional genes and stable QTLs related to various traits for watermelon

Fig. 2 Integrated maps containing functional genes and stable QTLs related to various traits for melon

（2）果肉颜色是重要的品质性状，目前调控西瓜、甜瓜果肉颜色变异的关键基因多数已精细定位并克隆，本文综述了目前西瓜和甜瓜果肉颜色形成的遗传学基础和分子调控机制，在果肉颜色形成过程中，虽然西瓜和甜瓜果肉颜色形成的主要色素均为类胡萝卜素，但二者在果肉颜色形成过程中存在较大差异。除类胡萝卜素代谢通路上的主要基因外，分子伴侣、ERC2和调控色质体发育的基因也具有十分重要的作用，既存在转录调控也存在转录后调控。

Fig. 3 Genes and trans factors for flesh color formation in watermelon and melon

（3）在综述基础之上，本文进一步从野生种质资源利用、基因组从头驯化、高效基因编辑器开发、单倍体育种以及AI智能育种方面进行了阐述和展望，为今后西瓜、甜瓜高效、精准分子育种提出了基本框架。

Fig. 4 A roadmap of artificial intelligence (AI)-enabled plant breeding in watermelon and melon

意义和创新性

本文对目前西瓜、甜瓜重要性状基因挖掘及分子机制解析进行了较为全面的总结，为今后基因精细定位及整合多性状分子标记辅助选择育种提供了可参照的理论依据。

END

刘识教授为该论文的第一作者，栾非时教授、高鹏教授为该文的通信作者。团队成员王学征、刘宏宇、朱子成、方旭锋、裴爽、程瑶以及博士研究生程瑞参与了本研究。

该研究获得国家自然科学基金重点项目、区域创新发展联合基金项目、面上项目（32030094、U23A20208、32472747）以及国家西甜瓜产业技术体系育种技术与方法岗位项目（CARS-25）的资助。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014126000191