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JIA优先上线 | 河北农业大学蔬菜遗传育种及合作团队:建立茄子果形精准分类技术,鉴定果形调控候选基因

2026-03-29 19:33:27

茄子（Solanum melongena L.）是世界范围内广泛种植的蔬菜作物，其果实形状变异类型丰富，是研究果形评价、分类和调控机制的理想作物。果实形状不仅是茄子品种划分与种质资源分类的重要依据，更直接影响新品种分布区域和消费者偏好。但长期以来，茄子果形评价仅依赖果长、果宽等简单线性指标，分类体系以定性描述为主、缺乏量化标准，且不同国家或地区分类标准不一，无法覆盖茄子丰富的果形变异，严重制约了茄子果形遗传研究和育种应用。

近期，河北农业大学蔬菜遗传育种团队联合美国沃斯特学院Sofia Visa教授等团队完成的题为“Classification of fruit shape based on decision tree model and identification of QTLs and genes controlling fruit shape in eggplant”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究以285份茄子种质为材料，利用果形分析软件Tomato Analyzer （TA）分析了2年生物学重复的22个果形相关指标以及由200个二维边界点组成的形态轮廓。利用决策树模型（Decision tree model）结合基尼不纯度划分准则（Gini impurity splitting criterion），首次将茄子果实形状精准划分为13个类别，其中包含5个未被国际植物新品种保护联盟（UPOV）收录的新果形类别；同时筛选出决定茄子果形的10个关键指标，建立了25条果形分类判别规则，分类准确率达到92.59%，实现了茄子果形从“定性描述”到“定量分类”的跨越。

该研究在精准分类的基础上，进一步利用GWAS和QTL-seq，鉴定出4个调控果实形状指数（FSI）和近端微夹角（PAMi）的数量性状位点（QTL）。通过在番茄中的异源过表达，揭示了SmFSI3.1/SmFL在茄子果实伸长中的重要作用。

该研究建立的茄子果形分类模型，兼具精准性与可重复性，不仅为茄子果形遗传研究和种质资源评价提供了标准化技术支撑，也解决了长期以来果形分类无量化标准的问题；鉴定的果形QTL位点和关键候选基因，为茄子果形分子育种提供了潜在靶点。

图2 13个茄子果实形状类别以及10个决定茄子果形的关键指标

图4 10个果形关键指标的在13个果形类别中的比较分析以及13个果形类别在不同种类茄子中的果形分布

图5 ‘14-345’、‘16-562’及其F₁和F₂后代的果形分类

图6 果形关键指标FSI和PAMi的GWAS分析

图8 过表达SmFL导致番茄果实伸长

河北农业大学园艺学院李强副教授、罗双霞副教授、硕士生杜惠敏以及美国沃斯特学院本科生Chive Paradowski为共同第一作者。河北农业大学园艺学院陈雪平教授和美国沃斯特学院的Sofia Visa教授为共同通讯作者。河北大学生命科学学院的硕士生闫薇和博士生刘佳楠以及美国佐治亚大学的Esther van der Knaap教授也参与了相关研究工作。

该研究得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省农业产业技术体系设施蔬菜创新团队和河北省重点研发计划等项目资助。

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Classification of fruit shape based on decision tree model and identification of QTLs and genes controlling fruit shape in eggplant - ScienceDirect

Cite the article:

Qiang Li, Shuangxia Luo, Huimin Du, Chive Paradowski, Jingjian Ma, Liying Zhang, Xupeng Jia, Ruoxuan Zhao, Dongfang Zhang, Wei Yan, Jianan Liu, Lijun Song, Esther van der Knaap, Sofia Visa, Xueping Chen. 2026. Classification of fruit shape based on decision tree model and identification of QTLs and genes controlling fruit shape in eggplant. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.03.027

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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