甜瓜矮化基因及调控机制

 株高是作物重要的株型性状，一直受到育种家的重视，矮化育种是作物理想株型培育的一个重要方面。而培育适宜机械化和轻简化栽培的甜瓜株型新品种对降低生产成本和提高种植效益具有重要意义。

在我国，甜瓜种植以设施栽培为主，常采用吊蔓栽培，主栽培品种茎蔓较长，对空间要求较高。甜瓜矮化株型具有植株紧凑、适于密植、不需要落蔓整枝等优点，适合未来轻简化栽培需求。目前有关甜瓜矮化的遗传基础与调控机制尚不清楚，不利于甜瓜株型的快速改良和甜瓜矮化优质新品种的培育。

河南农业大学园艺学院教授杨路明团队近年来一直致力于瓜类作物株型改良和轻简化高效生产，已在瓜类作物上定位克隆到多个控制株型与侧枝分化的优异基因。团队近日在《园艺研究》发表论文，该研究揭示了首个甜瓜矮化基因及其调控甜瓜茎蔓发育的分子机制。

该研究以课题组收集的甜瓜短蔓矮化种质资源M406为试材，系统开展了矮化基因的图位克隆及功能验证研究。与正常材料相比，M406的节间长度、株高和侧枝长度均显著缩短，主蔓节间细胞体积显著变小。利用图位克隆技术，确定类受体激酶ERECTA-LIKE基因MELO3C016916为突变基因Cmsi的候选基因。该基因表达量在M406植株各器官中均显著下降，拟南芥和黄瓜中异源过表达该基因均使植株株高提升。另外，结合转录组和酵母双杂技术，研究发现CmSI能够通过与生长素转运蛋白CmPIN2直接互作进而调控甜瓜茎蔓处生长素含量最终影响甜瓜茎蔓的发育。

研究结果揭示了甜瓜矮化基因CsSI在茎蔓发育过程中的调控作用，有助于推动园艺植物矮化形成机制的研究，同时对后续甜瓜矮化种质资源创新和甜瓜栽培模式的优化具有重要的理论意义和应用价值。