利用渐渗系改良伊比利亚半岛传统甜瓜品种果实形态的遗传研究

本研究针对伊比利亚半岛传统甜瓜品种因果实形态不符合现代消费偏好导致种植面积下降的问题，通过渐渗系（IL）技术将野生和栽培种质的QTL导入5个优质传统品种（'Piel de Sapo'、'Amarillo'等），系统评估了TRI08-2（降低果重）、TRI05-2（增加果重）和CALC8-1（圆形果实）等关键QTL在不同遗传背景下的稳定性。研究发现这些QTL能显著改变果实重量和形状指数（FSI），同时揭示了VED11-2和DUD4-2等位点存在遗传背景依赖性互作（ILxGB），为传统品种的现代化改良提供了精准育种策略。成果发表于《Euphytica》，为解析QTL×遗传背景互作机制建立了实验体系。

　　

研究背景与科学问题

伊比利亚半岛的传统甜瓜品种（如'Piel de Sapo'、'Tendral'等）因其独特风味被列为"ibericus"亚群，但椭圆形果实和较大体积难以满足现代市场需求。随着现代品种的推广，这些传统品种的种植面积持续萎缩。尽管前人研究表明西班牙地方品种是甜瓜次生多样化中心的重要遗传资源，但如何通过育种平衡传统风味与现代商品性状仍是未解难题。

创新研究策略

研究团队另辟蹊径，选择5个高感官评分的传统品种（BGV编号种质），利用6个已鉴定的渐渗系（IL）——包括野生种Ames 24,297（TRI）、酸味种PI 124112（CALC）等来源的QTL，通过杂交构建IL×传统背景组合。这些IL携带的QTL此前在'Piel de Sapo'背景下被证明可调控果实形态，如CALC8-1通过Ovate家族蛋白基因CmOFP13¹³产生完美圆形果实。

关键技术方法

研究采用双地点（阿尔卡塞尔露天田与梅利亚纳温室）、双年度（2023-2024）田间试验设计，评估IL在杂交状态下的表现。通过三因素方差分析（ANOVA）解析遗传背景（GB）、地点（L）和IL的互作效应，使用Dunnett检验比较各组合与轮回亲本的差异。测量指标包括单果重（FW）和果形指数（FSI=长/直径比）。

主要研究结果

1. 果实重量（FW）的遗传调控

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  TRI08-2在所有背景中平均减重500克（28%），但在'Amarillo'背景中效果不显著，显示部分背景依赖性

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  TRI05-2稳定增重415克（20%），其效应在PS111背景下可达60%，表明存在剂量效应

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  DUD4-2减重230克（16%），与野生型DUD相比效应减弱，提示其QTL可能为部分显性

2. 果实形状（FSI）的修饰

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  CALC8-1使FSI降低23%，产生近球形果实（FSI=1.1），其效应强度与背景原始形状呈正相关

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  VED11-2仅降低FSI 5.7%，远低于纯合状态的19.6%，表明其QTL存在上位性调控

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  DUD4-2的圆形化效应（FSI降11%）在所有背景中稳定，与FW调控可能受不同基因控制

3. 遗传背景互作（ILxGB）新发现

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  VED11-2仅在'Rochet'（02RC）背景下显著降低FW，提示该QTL与特定背景的修饰因子互作

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  温室与露天栽培的FW差异达529克，但FSI受环境影响较小，印证其发育决定更早

研究结论与意义

该研究首次系统评估了甜瓜果实形态QTL在传统遗传背景中的适用性，发现TRI05-2、TRI08-2和CALC8-1可作为"通用型"位点用于育种，而VED11-2等QTL则需背景特异性选择。通过建立IL×传统背景的互作体系，不仅为培育"迷你型"或"圆形"传统甜瓜提供了分子工具，更揭示了QTL效应大小与遗传背景的复杂关系——野生来源QTL（如TRI系列）相比栽培种QTL（如VED）表现出更强的背景稳定性。这些发现为解析园艺作物驯化过程中的形态进化提供了新视角，也为其他作物的背景依赖性育种提供了参考范式。

应用前景

研究鉴定的CALC8-1（已克隆）和TRI05-2（正在精细定位）等位点可直接用于标记辅助选择，通过单基因导入即可实现果实形态25%的改良幅度。这种"微创"育种策略最大程度保留传统品种的风味特征，为解决特色农产品商业化困境提供了技术支撑。