印度东北部刺苦瓜种质资源遗传多样性分析及通过诱导雌雄同体实现作物改良的策略

《BMC Plant Biology》：Genetic diversity in male and female landraces of teasel gourd in north-eastern India and strategies for crop improvement through induced monocliny

本研究针对刺苦瓜(Momordica subangulata subsp. renigera)这一重要但研究不足的葫芦科蔬菜作物，通过形态学标记和微卫星标记(SSR)评估了印度东北部70个基因型(含8个雄性)的遗传多样性。研究人员发现该作物在叶片、花朵和果实性状上存在广泛变异，果实重量(22.8-129.3 g)、维生素C含量(44.80-79.68 mg/100 g)等性状具有高遗传力(>60%)。通过AMMI模型和MTSI分析鉴定出5个稳定基因型，并确定500 mg l-1 AgNO3是最佳诱导雌雄同体浓度，配合特定营养培养基可使花粉萌发率提升至82.3%。该研究为这一高价值作物的遗传改良和商业化生产提供了重要依据，成果发表于《BMC Plant Biology》。

　　

刺苦瓜(Momordica subangulata subsp. renigera)是南亚和东南亚地区一种重要的土著蔬菜作物，因其广泛的适应性和高营养价值而备受关注。这种多年生葫芦科植物富含β-胡萝卜素、维生素C和铁等营养成分，其叶片、果实和种子还具有抗糖尿病、抗癌、抗菌和抗病毒等药用特性。尽管刺苦瓜在印度东北部被广泛种植，但由于其雌雄异株特性和研究不足，这一高价值作物的遗传改良和商业化发展受到严重制约。主要问题包括：缺乏对当地种质资源遗传多样性的系统评估、雌雄异株特性限制育种效率、以及缺乏稳定的高产优质品种。

为应对这些挑战，印度农业研究委员会东北山区区域研究中心的研究团队开展了一项综合性研究，系统评估了印度东北部刺苦瓜种质资源的遗传多样性，并探索了通过诱导雌雄同体实现作物改良的有效策略。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为这一重要作物的遗传改良和商业化生产提供了重要科学依据。

研究人员采用了多种关键技术方法：收集了印度东北部7个邦70个基因型(62雌性/8雄性)进行田间评价；使用43个SSR标记进行分子多样性分析；采用AMMI模型和MTSI指数评估基因型稳定性；测试不同浓度AgNO₃(200-500 mg l^-1)诱导雌雄同体的效果；优化花粉萌发营养培养基配方。

研究结果部分，"Genetic variability for growth, yield, and quality traits"显示，刺苦瓜在24个生长、产量和品质性状上表现出广泛变异。雌性基因型的首花节位(6.33-17.0)、子房长度(0.58-1.23 cm)、单果重(22.80-129.33 g)、维生素C含量(44.80-79.33 mg/100 g)等性状的遗传变异系数(GCV)和表型变异系数(PCV)较高。PCA分析表明前8个主成分解释了71.53%的变异，其中PC1(19.13%)与果实重量、单株产量等经济性状密切相关。

"Molecular diversity"部分揭示，43个SSR标记中有40个呈现多态性，平均每个标记检测到2.5个等位基因。标记McSSR-6的多态性信息含量(PIC)最高(0.676)。AMOVA分析显示，76%的遗传变异存在于个体间，而雌雄群体间仅0.36%的差异。群体结构分析将基因型分为两个主要群体，其中来自梅加拉亚邦的基因型表现出最高程度的混合(70%)。

"Stability analysis for fruit traits"通过AMMI模型发现，基因型对果实性状的贡献最大(FL:69.49%，FW:73.59%)。MTSI分析鉴定出MNTGC-2、MNTGC-1等5个最稳定的基因型。这些基因型在果实长度(4.76-11.23 cm)、直径(3.03-6.13 cm)和重量(22.8-129.3 g)方面表现优异且稳定。

"Induction of monocliny and response of pollen to different nutrient medium"部分表明，500 mg l^-1 AgNO₃处理能有效诱导雌性植株产生雌雄同体花，效果持续23.67天。优化的营养培养基(15%蔗糖+25 mg l^-1硼酸+25 mg l^-1硝酸钙)使花粉萌发率从对照的23.1%提高到82.3%，显著优于其他处理组合。

这项研究具有多方面的重要意义：首次系统评估了印度东北部刺苦瓜种质资源的遗传多样性，为这一重要作物的保护和利用提供了基础数据；鉴定的稳定高产基因型可直接用于商业化生产；建立的诱导雌雄同体技术为克服雌雄异株带来的育种障碍提供了有效解决方案；优化的花粉萌发培养基显著提高了杂交效率。这些发现不仅对刺苦瓜的遗传改良具有重要价值，也为其他雌雄异株作物的研究提供了参考。未来研究可进一步探索银离子诱导性别转换的分子机制，并利用鉴定的优良基因型开展杂交育种，培育更高产优质的刺苦瓜新品种。