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农艺新突破 扬州大学园艺学子揭开巨型南瓜头“面纱”

中国经济周刊-经济网讯 在《植物大战僵尸》小游戏中,有一个巨大的“罩子”战士——南瓜头,它通过保护其他植物,以此间接对抗僵尸。近年来,有关巨型南瓜的报道层出不穷,然而探究这些南瓜生长机理的文献目前仍少之又少。然而,近日,扬州大学园艺园林学院的南瓜课题组成员成功揭示南瓜果实膨大机制。他们经过长期研究和培育,在实验田稳定产出大“南瓜头”。

得益于培育条件的不断改善,越来越多重达上千斤的南瓜将童话中灰姑娘的南瓜车照进现实。但“它们是否会有生长极限”“是什么机制能长这么大”“可食用南瓜的最大生长值”等问题也纷至沓来,为解决这些疑惑,潘刘、陈晨、杨雅婷和王敏等同学成立了专题研究小组,在学院老师的指导下,从不同的角度对南瓜进行了探究。

据潘刘同学介绍,小组成员从解剖形态、生理学上对巨型南瓜的果实和其小果“祖先”Hubbard进行了差异对比,此外,他们还深耕于全基因组重测序和转录组,试图从基因中找到问题的答案。陈晨表示,与市面上普通的南瓜相比,巨型南瓜的细胞大得多,因此净光合速率更高,叶片中也含有更多的水苏糖。“我们在研究中发现,巨型南瓜同化物的运输速度非同一般,大量的同化物快速积累使得果实膨大水平远高于普通品种。”陈晨说。

找到了问题的大致方向,团队便开始从分子生物学角度进行更加入微地探究。通过杂交巨型种和小果种南瓜,惊奇地发现在子一代果实上开始存在超亲分离现象,并延续下去。潘刘说:“这表明有多个基因在控制果实的大小!我们开始进行南瓜全基因组重测序工作,对处于快速生长期中的果实进行转录组测序,共筛选出13个候选基因。”

经过逐一分析和排查,成员们最终筛出两种共五个基因,并对它们进行了标记,其中有四个被成功开发!“我们发现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。”潘刘向说。他们在实验中开发出的KASP标记技术,可用于果实大小的辅助育种,相关内容已被申请专利。

该课题由缪旻珉教授、张治平副教授和华兵博士共同指导,在研究期间,他们密切关注并跟进实验进展,向同学们提出具有建设性的意见。经过两年的磨砺,小组已进入南瓜研究工作的尾声。当然,他们绝不会停步于此,“我们将根据目前取得的结果,从不同角度进行更深入地探讨和研究,以期能够完全解答巨型南瓜的一系列问题。”潘刘这样表达了他的信念与决心。大型果实有利于提高产量,有望保障国家粮食安全,并且较大的果实商品价值、观赏价值较高,在各类乡村产业园区类也广受欢迎,有助于农民增产,增收。为改良蔬菜产品品质提供了新思路,为助力乡村振兴提供了新路径。(丁嘉仪 张雨欣)

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