黄瓜侧根原基基因CsLRP1通过生长素信号通路调控果实疣突密度的分子机制

【编辑推荐】黄瓜果实疣突密度是影响商品性的关键性状，但其调控机制尚不明确。河北省科研团队通过EMS诱变获得高疣突变体'mu-mc'，结合MutMap定位和CRISPR/Cas9基因编辑技术，发现SHI/STY家族基因CsLRP1通过负调控生长素信号通路影响疣突密度。该研究首次揭示CsLRP1-CsSCZ-21互作网络，为黄瓜品质育种提供新靶点。

　　

黄瓜表皮那些凹凸不平的小疙瘩——果实疣突，看似微不足道，却直接影响着消费者的购买决策和市场价值。密集的疣突不仅影响外观，还会在运输过程中增加机械损伤风险，更糟糕的是容易残留农药。然而，这个关乎千万菜农收入的性状，其背后的遗传密码却长期是个"黑箱"。传统育种就像盲人摸象，直到河北省科研团队揭开了CsLRP1基因的神秘面纱。

这项发表在《Plant Physiology and Biochemistry》的研究，始于一个偶然发现的突变体'mu-mc'——它的果实表面布满了异常密集的疣突。研究人员将其与低疣自交系'CR'杂交，通过四代群体的遗传分析发现，这个性状竟然遵循经典的孟德尔遗传规律。更令人兴奋的是，MutMap定位技术将目标锁定在5号染色体上的CsaV3_5G036780基因，这个编码SHI/STY家族蛋白的基因，与拟南芥中调控侧根发育的LRP1基因高度同源。

研究团队运用了三大关键技术：基于EMS诱变的突变体库构建、MutMap全基因组关联分析定位候选基因，以及针对CsLRP1基因设计双靶点的CRISPR/Cas9编辑系统。通过农杆菌介导的遗传转化，成功获得22株T₀
代敲除植株，最终培育出3个稳定遗传的T₂
代株系（Cslrp1#1-#3）。

研究结果精要

植物材料与生长条件
利用EMS诱变技术构建的M₄
代突变体库中，筛选出疣突密度显著增高的突变体'mu-mc'，其与'CR'杂交的F₂
代群体呈现3.46:1的分离比（χ²
=0.81），证实该性状受单显性基因控制。

CsLRP1基因功能验证
敲除株系表现出两大特征性表型：疣突密度增加40%、果实基部直径减小25%。酵母双杂交实验首次揭示CsLRP1与CsSCZ-21存在直接互作，qRT-PCR证实该基因对疣突形成起负调控作用。

分子机制解析
生物信息学分析显示，CsLRP1蛋白含有典型的IGGH结构域和环状锌指结构域，这两个富含酸性氨基酸的区域可能作为转录激活因子发挥作用。生长素处理实验表明，CsLRP1可能通过调控生长素生物合成相关基因的表达来影响表皮细胞分化。

这项研究不仅首次建立了CsLRP1-CsSCZ-21分子模块与黄瓜疣突发育的因果关系，更揭示了SHI/STY家族蛋白在表皮形态建成中的新功能。从应用角度看，CsLRP1基因编辑株系在不改变其他农艺性状的前提下精准调控疣突密度，这种"精准整形"技术为培育适应不同消费偏好的黄瓜新品种提供了分子剪刀。值得注意的是，CsLRP1调控的生长素信号通路与已知的CsTu、CsGL1等基因网络存在交叉，这为解析激素互作调控表皮发育的"交响乐"提供了新的音符。

未来研究可进一步探索CsLRP1下游靶基因，以及其与CsSCZ-21互作的具体分子机制。这项成果也启示我们，那些曾被忽视的"次要性状"，往往藏着打开重要生物学过程的金钥匙。正如疣突这个小小的表皮突起，正引领我们窥见植物表皮发育的奥秘。