科学网—探明红瓤西瓜“身世”
京珑（瓤色大红）张洁供图
本报讯（记者李晨）4月23日，《植物生理学》在线发表北京市农林科学院研究员许勇团队的最新成果。他们阐明了西瓜红瓤控制基因——番茄红素环化酶Cl LCYB的作用方式及调控机制，发现该基因中特定氨基酸位点的变化导致蛋白积累水平的下降，是驯化产生红瓤西瓜的直接原因。
西瓜原始野生种的瓤色是白色或黄色的，为揭示西瓜鲜艳瓤色是如何驯化产生的，研究团队对红瓤控制位点的精细定位及西瓜属5个种的221份代表性瓤色资源进行了序列分析。结果发现，西瓜番茄红素环化酶Cl LCYB是西瓜红瓤控制基因。该基因中两个引起氨基酸变化的位点与红瓤表型紧密连锁，遗传转化试验结果也证实它是控制红瓤的关键基因。
论文第一作者、北京市农林科学院副研究员张洁介绍，基因序列分析揭示，红瓤西瓜品种有相对保守和独立的驯化过程。亚细胞定位及催化功能研究表明，不同瓤色西瓜中该基因编码蛋白均定位在果实细胞有色体中，都具有将番茄红素催化为β胡萝卜素的能力，且催化活性差异不大。
研究还发现，该基因在不同瓤色西瓜品种、果实不同发育期的转化水平变化不显著。该基因编码产生的蛋白积累水平与番茄红素的积累呈现负相关性。
许勇表示，上述证据表明，在不同瓤色的西瓜中，该蛋白中两个氨基酸的替换引起了蛋白稳定性的差异，从而导致其底物番茄红素的积累，让西瓜瓤呈现红色。
除了红瓤基因，该课题组还开展了其他瓤色基因的研究工作，目前已经初步获得了黄瓤、橙瓤的控制基因。据悉，研究人员已经将获得的控制基因运用到实际育种中，培育出了多种瓤色的西瓜品种。
相关论文信息：https://doi.org/10.1104/pp.19.01409
《中国科学报》 (2020-04-28 第4版 综合)
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