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园艺学报 |河南农业大学杨路明教授团队:ClmiR156b-ClSPL9模块调控西瓜株高的研究

2026-10-19 18:22:00

园艺学报 |河南农业大学杨路明教授团队:ClmiR156b-ClSPL9模块调控西瓜株高的研究

4月22日，《园艺学报》在中国知网（CNKI）优先发表了河南农业大学杨路明教授团队题为“ClmiR156b-ClSPL9模块调控西瓜株高的研究”的研究论文。

原文下载：ClmiR156b-ClSPL9模块调控西瓜株高的研究.pdf

研究目的与方法

为明确ClmiR156-ClSPL9模块在西瓜株高建成中的调控作用，解析miR156b与其靶基因ClSPL9在植株生长发育中的功能关系，阐明miR156b是否通过调控ClSPL9的表达参与西瓜株高形成。本研究采用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除西瓜ClSPL9基因，并利用短串联靶标模拟物（STTM）技术沉默ClmiR156b。通过转录活性分析明确ClSPL9的转录调控特性；结合分子检测与测序鉴定筛选获得ClSPL9纯合编辑株系及miR156b沉默株系；利用RT-qPCR分析miR156b沉默背景下ClSPL9的表达变化；进一步对转基因株系的株高、节间长度、节间数、茎粗及开花时间等表型指标进行统计分析，探究ClmiR156-ClSPL9模块在西瓜株高建成中的作用。

研究结果与结论

1、本研究在ClSPL9第一外显子设计两个靶点并构建CRISPR/Cas9编辑载体，通过农杆菌介导的西瓜遗传转化获得7株T0代编辑植株。经测序鉴定和自交繁殖，最终获得4种纯合编辑类型，并选取CR#1和CR#9两个株系用于后续分析。进一步通过连续自交筛选，获得无T-DNA插入的纯合编辑植株用于表型观察。

图1 ClSPL9基因双靶点选择（A）、西瓜遗传转化流程（B）及ClSPL9纯合编辑形式的检测（C）

前期研究表明，miR156b可负调控ClSPL9表达。因此，本研究利用miR156b成熟序列构建STTM156b载体并获得转基因植株。RT-qPCR结果显示，STTM156b植株中miR156b表达显著下调，而ClSPL9表达显著上调，进一步验证了miR156b对ClSPL9的负调控关系。

图2 STTM156b载体结构（A）、TC 野生型背景下miR156b表达分析（B）以及STTM156b 系中ClSPL9的表达分析（C）

2、田间表型分析表明，ClSPL9与miR156b共同调控西瓜植株生长发育。与WT相比，ClSPL9纯合编辑植株株高、节间长度、节间数及茎粗均显著下降，表现为明显矮化；而STTM156b植株上述性状均显著增加，表现为促进植株生长。表明ClSPL9对植株生长具有正调控作用，且其功能与miR156b呈相反趋势。

图3 WT、ClSPL9纯合编辑植株以及STTM156b植株的田间表型（A）、株高（B）、节间长度（C）、节间数量（D）及第4节间茎粗（E）分析

创新性

本研究较为系统地解析了ClmiR156b-ClSPL9模块在西瓜株高中调控作用，并结合CRISPR/Cas9基因编辑与STTM沉默技术，从基因和miRNA两个层面进行了功能验证，明确了miR156b负调控ClSPL9表达、ClSPL9正调控西瓜株高建成的调控关系。研究结果揭示了该模块在株高、节间长度、节间数量、茎粗及等性状形成中的重要作用，还为西瓜株型发育的分子机制解析及理想株型分子育种提供了理论依据和基因资源。

作者介绍

该研究以河南农业大学为第一和通信单位。孟晗为该论文的第一作者，杨路明教授和牛欢欢为该论文的通信作者。

团队介绍

瓜类作物种质创新与生物技术育种团队重点围绕瓜类作物株型和品质优异基因挖掘以及轻简化高效生产开展研究，目前已完成了西甜瓜短蔓、少侧枝、果实品质等多个重要性状的精细定位工作，其中在西瓜上已定位了15个重要基因，开发了西瓜全基因组液相芯片，建立了多个重要性状的高效精准分子育种体系，已选育出多个适宜轻简化省力化种植的西瓜新品种，部分成果和品种已经实现了转化和推广。团队已在New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、The Plant Journal、Plant Physiology、Horticulture Research、Theoretical and Applied Genetics等期刊发表SCI论文40余篇，在园艺学报等核心期刊发表中文论文30余篇，授权国家发明专利20余件，选育西甜瓜品种10余个。

基金项目

国家自然科学基金项目（3217180560；32202514）；河南省自然科学基金面上项目（262300421473）

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