基于QTL定位和组学分析的卷心菜裂头抗性候选基因研究

《Journal of Insect Physiology》：Candidate gene analysis of cabbage head-splitting resistance based on QTL mapping and omics profiling

光合作用效率提升是提高作物产量和品质的关键，本研究通过EMS诱变筛选获得西瓜黄绿表型突变体PKH352，发现其由Clygp基因编码的信号识别粒子54kDa蛋白突变引起，并通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑验证了该基因功能，转录组分析显示该突变显著影响叶绿体发育和光合相关基因表达。

　　

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河南农业大学园艺学院，中国郑州4500046

摘要

光合作用是高等植物合成营养物质的主要途径，提高光合作用效率可以显著增加作物产量和果实品质。叶色突变体是研究叶绿体发育和光合作用机制的理想材料，在田间作物中已被广泛研究。然而，关于其在西瓜中的应用的研究仍然有限。在本研究中，我们从EMS诱变西瓜突变体库中鉴定出一个黄绿色表型突变体PKH352。PKH352的叶绿素含量和最大光化学效率显著降低。遗传分析表明，该突变性状由一个名为Clygp（Citrullus lanatus yellow-green plant）的核基因控制。通过对440株F₂世代的植株进行MutMap和连锁分析，我们发现ClG42_04g0106300基因中的一个单核苷酸多态性（SNP）突变是导致黄绿色表型的原因，该基因编码一种54 kDa的信号识别蛋白。利用CRISPR/Cas9系统进一步验证后发现，敲除ClG42_04g0106300基因会导致西瓜出现黄绿色表型。此外，比较转录组分析显示，ClG42_04g0106300突变显著影响了与叶绿体发育和光合作用相关的关键基因的表达，这为该基因在这些生物过程中的关键作用提供了有力证据。综上所述，这些发现揭示了叶绿体发育和光合作用效率的分子机制，为培育高光合作用效率的西瓜品种提供了理论基础。