中国农业科学院郑州果树研究所刘文革团队通过GWAS解析西瓜种子大小自然变异的遗传基础

西瓜种子的大小受到消费者和育种家的广泛关注。基于市场需求不同往往对品种种子性状的要求也不同，主要以种子作为消遣零食的粘籽和籽瓜类型的品种往往具有更大的种子，而主要以果肉为食的栽培类型品种的种子则相对较小。然而，对西瓜种子大小的自然变异及其遗传机制的研究尚不深入。

2022年3月，Horticulture Research在线发表了中国农业科学院郑州果树研究所刘文革团队题为Genome-wide association analysis provides molecular insights into natural variation in watermelon seed size的研究论文。研究明确了5个种子大小相关性状的变异情况，并进一步通过全基因组关联分析获得种子大小性状的显著性关联位点与可能的候选基因，研究成果为西瓜种子大小的驯化，分子标记辅助育种以及新品种的选育提供了有力的理论支撑。

该研究对2019年和2020年的197份西瓜种质资源进行对百粒重、种长、种宽、种厚、种脐长度进行了测定。研究结果表明，5个种子性状之间具有强相关性，共同参与种子大小的形成。另外，对不同亚种西瓜种子性状的分析表明，种子扩张是西瓜驯化的重要特征之一，这可能和不同类型西瓜的食用特性以及人为选择密切相关。

图1 不同类型西瓜5个种子大小相关性状的统计箱线图

进一步通过GWAS分析在5号染色体的末端获得与百粒重、粒长、粒宽显著关联的SNP位点，并通过分析发现4个显著性SNP位点可作为潜在的分子标记应用到分子标记辅助育种中。另外，进一步结合分子实验，认为与脱落酸合成相关的基因Cla97C05G104360 和Cla97C05G104380可能是调控西瓜种子大小的关键候选基因。

该研究为西瓜种子大小的自然变异提供了宝贵的数据支持，丰富了对相关性状的遗传基础研究，为今后开展西瓜分子标记辅助育种以及新品种的选育提供了科学依据与理论支撑。

图2 百粒重、粒长、粒宽GWAS分析的曼哈顿图

中国农业科学院郑州果树研究所博士生龚成胜为该论文第一作者，刘文革研究员为通讯作者。该论文得到了中国农业科学院科技创新工程专项经费项目（CAAS-ASTIP-2021-ZFRI）、国家现代农业产业技术体系（CARS-25-03）、国家重点研发计划（2018YFD0100704）、国家自然基金（31672178和31471893）等项目的资助。

研究团队简介

团队合照

龚成胜，男，中国农业科学院郑州果树研究所博士生在读，主要从事西瓜重要农艺性状以及风味代谢物的遗传基础研究，以第一作者在Frontiers in Plant Science、Planta、Scientia Horticulturae等国际知名期刊上发表SCI论文4篇。

刘文革，博士研究生导师，中国农业科学院西瓜遗传育种与栽培创新团队首席科学家，国家西甜瓜产业技术体系岗位科学家，全国无籽西瓜科研与生产协作组组长，美国得克萨斯A&M大学、加拿大圭尔夫大学高级访问学者，中国农业科学院郑州果树研究所瓜类遗传研究中心副主任。主要从事西瓜遗传育种研究，建立了一套离体加倍创制西瓜四倍体新种质的技术体系，建立了第一个西瓜果实代谢组库，带领团队首次构建了西瓜的全基因组变异图谱，揭示了驯化历史及果实品质的遗传分子机制，在国际顶级学术刊物Nature Genetics发表论文；系统发掘了西瓜主要农艺性状关键功能基因，在国内外知名期刊Horticulture Research、Theoretical and Applied Genetics、Planta、《中国农业科学》等发表210篇论文，主持选育三倍体无籽西瓜品种30多个，16个西瓜品种通过国家和省级审定，通过农业部非主要农作物登记新品种53个。先后获国家科学技术进步三等奖、神农中华农业科技奖一等奖与北京市科学技术一等奖、河南省科技进步二等奖等多项奖励；培养博士和硕士研究生30名（包括留学生6人）。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhab074

转自：“园艺研究”微信公众号

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