北京市农林科学院在脱落酸调控西瓜种子大小研究方面取得新进展

西瓜是世界十大水果之一。西瓜种子大小是重要的农艺性状，对于籽用西瓜品种的种子越大越好，而对于以果实作为产量器官的鲜食西瓜品种来说，为了提升食用体验，无籽或者种子越小越好；然而，目前西瓜种子大小调控的分子机制尚不清楚。

2021年4月12日，《Horticulture Research》在线发表了北京市农林科学院蔬菜研究中心题为“CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis ofClBG1decreased seed size and promoted seed germination in watermelon”的研究论文。该研究揭示了脱落酸（ABA）含量调控路径中的关键基因——β-葡萄糖苷酶基因（ClBG1）调控西瓜种子大小的分子机制，为解析西瓜种子大小的调控网络奠定了分子基础。

项目组利用CRISPR/Cas9技术敲除了西瓜中ABA含量调控关键基因ClBG1，敲除突变体中ABA含量显著下降，种子长、宽和千粒质量显著降低。进一步细胞学观察发现，与野生型西瓜相比，Clbg1敲除突变体种子细胞数目显著降低。对野生和Clbg1敲除突变体种子发育早期的转录组数据对比分析显示，授粉后10 d和18 d的Clbg1敲除突变体种子中，分别有1 200和1 614个差异表达基因。GO富集分析显示，“microtubulebased process”“cytoskeletal protein binding”“microtubule binding”“tubulin binding”和“cell cycle process”是前5名显著富集的GO路径，这表明细胞骨架和细胞循环相关的基因可能参与了西瓜种子大小的调控；同时，参与种子大小调控的相关信号路径中的同源基因表达也发生了变化；此外，由于Clbg1敲除突变体中ABA的含量下降，种子萌发势增加，萌发提前。综上所述，ClBG1通过影响ABA含量，进而影响细胞骨架、细胞循环和种子大小调控相关路径中基因的表达，最终调控西瓜种子的大小。研究结果将为培育优质西瓜新品种提供理论依据。