近日，西甜瓜種質(zhì)資源與遺傳育種團隊袁黎教授課題組在《Horticulture Research》期刊在線發(fā)表了題為《A 2.09 Mb fragment translocation on chromosome 6 causes abnormalities during meiosis and leads to less seed watermelon》的研究論文。團隊教師田樹娟為論文第一作者，已畢業(yè)碩士研究生葛潔為共同第一作者，袁黎教授為通訊作者。
西瓜（Citrullus lanatus （Thunb.） Matsum. & Nakai）因其果實汁多味甜、營養(yǎng)豐富，在世界范圍廣泛栽培。西瓜產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中占據(jù)重要地位，無籽/少籽西瓜因其具有食用方便、可溶性固形物含量高、口感好等諸多優(yōu)點備受消費者青睞。其中，三倍體無籽西瓜由于其適應性、抗逆性強，耐貯運，產(chǎn)量高，具有多倍體和二倍體雜交一代的雙重優(yōu)勢，而深受消費者和種植者歡迎。然而，三倍體無籽西瓜是由四倍體母本和二倍體父本雜交導致配子染色體失衡產(chǎn)生的無籽（不育），在生產(chǎn)實踐中，三倍體無籽西瓜的生產(chǎn)技術(shù)存在諸多缺點：如種子生產(chǎn)過程繁瑣、冗長；種子生產(chǎn)成本較高、發(fā)芽困難；種子晚熟等；而作為非轉(zhuǎn)基因的易位二倍體無籽西瓜恰恰克服了其缺點，同時避免了使用激素誘導無籽西瓜對藥劑處理技術(shù)要求嚴格的問題。因此，發(fā)掘和培育易位二倍體無籽/少籽西瓜資源，進一步解析其染色體易位機制，為未來有針對性開展創(chuàng)制精英無籽西瓜新種質(zhì)具有重要的理論及實踐意義。
研究人員前期獲得了田間自發(fā)易位突變體148，發(fā)現(xiàn)該突變體與正常二倍體西瓜“京母”雜交得到的F1代“2018-Z-4”具有明顯的少籽表型。進一步實驗表明，“148”與其他正常二倍體西瓜親本“Y83”、“JF”和“M08”的雜交后代也表現(xiàn)出少籽表型。由于雌雄配子不育是少籽的主要誘因，傳統(tǒng)雜交實驗證實，雜交F1代2018-Z-4西瓜的少籽表型是由雌配子半不育所導致。雌配子深埋在孢子體組織中很難接近及鑒定其發(fā)育是否正常，已知高等植物中，雌雄配子的發(fā)育過程是高度同步、基本一致，因此，可借助檢測雄配子發(fā)育去判斷雌配子的具體發(fā)育缺陷時期。進一步染色體展片實驗分析表明，“2018-Z-4”小孢子母細胞在減數(shù)分裂中期I階段出現(xiàn)異常的染色體四價體環(huán)結(jié)構(gòu)，明確了配子半不育是由染色體易位造成。qRT-PCR分析進一步從側(cè)面證實配子半不育是由染色體易位造成，而不是由減數(shù)分裂特異基因的表達降低引起。F2代分離群體遺傳分析表明，“148”是易位純和系材料，且雜交F1代“2018-Z-4”的少籽表型是由一條染色體片段易位造成的?；诨蚪M重測序、分子標記開發(fā)技術(shù)、圖位克隆等技術(shù)，研究人員將易位區(qū)段定位于Chr 06染色體上的2.09Mb區(qū)間。
綜上所述，該研究揭示了Chr 06染色體上一段2.09Mb片段發(fā)生易位導致少籽西瓜表型的機制，為二倍體水平培育精英無籽西瓜種質(zhì)提供新方法，同時也為利用人工誘導的染色體易位技術(shù)創(chuàng)制無籽西瓜新品種提供了易位片段大小上的參考及前瞻性的研究基礎(chǔ)。
該研究工作得到了國家級青年人才計劃（A279021801）、西北農(nóng)林科技大學科技大學引進人才啟動經(jīng)費 （Z1090221008）、陜西省自然科學基金 （2021JM-089） 及楊凌種業(yè)重點研發(fā)項目等項目的支持。
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