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【热闻】扬州大学科研团队破译巨型南瓜基因密码

2023-05-10 09:23:07 科技日报

不到5月，扬州大学日光温室内的巨型南瓜的花朵已陆续开放。

“这些天，我们团队正抓紧开展人工授粉工作。”正在忙碌的扬州大学园艺园林学院园艺专业的本科生陈晨说，“目前，正是南瓜整枝、理蔓、定果等植株调整工作的关键期，希望这一季能种出更大的南瓜。”


【资料图】

据介绍，该团队在缪旻珉教授的指导下，历经三年，首次揭示了巨型南瓜独特的果实膨大机制，为南瓜果实大小性状选育相关工作、促进南瓜果实增大提供了重要的科学依据，并采用现代栽培技术，种出的南瓜达366斤。

去年，该团队相关研究成果获得全国大学生生命科学竞赛一等奖。

“3年来，我们通过课堂学习，了解了巨型南瓜的存在，但是目前学术界有关巨型南瓜生长机理的研究文献很少见。那么，巨型南瓜是否有生长极限？是什么机制促使南瓜果实这么大？可食用南瓜的最大生长值究竟是多少？这些问题都是值得研究的课题。”陈晨说。

为了解开这些疑惑，陈晨和几个志同道合的小伙伴一拍即合，踏上了研究巨型南瓜的艰辛之路。

缪旻珉介绍，目前，常用作栽培比赛或展览的巨型南瓜品种名叫大西洋巨型南瓜，由小南瓜选育而来。因此，巨型南瓜的“祖先”是小南瓜。

如何选育出巨型南瓜？

该科研团队首先从解剖学形态、植物生理方面，对巨型南瓜的果实和小南瓜进行了差异对比，并通过系统研究发现，巨型南瓜的叶片光合指标、果柄粗度、韧皮部维管束数量和果实ɑ-半乳糖苷酶活性等相关指标均显著上升，导致巨型南瓜的同化物运输速度非同一般，大量的同化物快速积累使得果实膨大速度远高于小果品种。

在此基础上，该团队开始了更加细致入微的探究，通过杂交大西洋巨型南瓜和小南瓜，发现在子一代果实上开始存在超亲分离现象，并不断延续下去，这表明有多个基因在控制着果实的大小。

“我们师生科研团队立刻进行南瓜全基因组重测序工作，构建了高密度遗传图谱，共筛选出13个候选基因，并获得了4个与果实大小相关的分子标记。其中，借助候选基因表达和功能分析，还发现植物激素相关基因影响果实膨大，2个基因分别控制生长素和油菜素内酯这两种植物激素。”缪旻珉说。

据了解，在对基因重点比对和试验后，该团队最终得出结论，植物激素的合成与信号转导的转变是促进果实膨胀的关键。与此同时，该科研团队开发出分子标记方法可用于果实大小的辅助育种，并总结出一种促进巨型南瓜果实增大的有效方法。

目前，相关研究成果已申请2项发明专利，并在国际相关学术刊物发表研究论文4篇。

“科研过程远比看到的艰辛，但看着南瓜从一颗小小的种子，长成巨大果实，真的太奇妙了！”陈晨说，尽管当初实验看不到头、论文也屡次被拒后，但团队人员没人放弃。

近年来，该团队还与扬州地恩生态农业科技有限公司联合开展技术推广，指导该公司培育的巨型南瓜单果重量平均增加46.5%，3年累计推广应用面积达300亩，增收近600万元。

值得一提的是，该团队选育种植的巨型南瓜果型巨大，瓜造型各异，有的可供食用，有的以观赏为主，已成为当地休闲观光农业的“宠儿”。

“未来我们团队将进一步攻克难关，希望早日解开巨型南瓜的全部‘奥秘’，培育出更多可食用、口感好的巨型南瓜，为乡村产业振兴贡献智慧和力量。”陈晨说。

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