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2023-05-10 10:05:36
揚州大學科研團隊破譯巨型南瓜基因密碼|全球熱推薦
2023-05-10 10:05:36 來源: 科技日報
團隊開展實驗探究南瓜“膨大”的秘密。張瓊供圖
(資料圖片)
不到5月，揚州大學日光溫室內的巨型南瓜的花朵已陸續開放。
“這些天，我們團隊正抓緊開展人工授粉工作。”正在忙碌的揚州大學園藝園林學院園藝專業的本科生陳晨說，“目前，正是南瓜整枝、理蔓、定果等植株調整工作的關鍵期，希望這一季能種出更大的南瓜。”
據介紹，該團隊在繆旻珉教授的指導下，歷經三年，首次揭示了巨型南瓜獨特的果實膨大機制，為南瓜果實大小性狀選育相關工作、促進南瓜果實增大提供了重要的科學依據，并采用現代栽培技術，種出的南瓜達366斤。
去年，該團隊相關研究成果獲得全國大學生生命科學競賽一等獎。
“3年來，我們通過課堂學習，了解了巨型南瓜的存在，但是目前學術界有關巨型南瓜生長機理的研究文獻很少見。那么，巨型南瓜是否有生長極限?是什么機制促使南瓜果實這么大?可食用南瓜的最大生長值究竟是多少?這些問題都是值得研究的課題。”陳晨說。
為了解開這些疑惑，陳晨和幾個志同道合的小伙伴一拍即合，踏上了研究巨型南瓜的艱辛之路。
繆旻珉介紹，目前，常用作栽培比賽或展覽的巨型南瓜品種名叫大西洋巨型南瓜，由小南瓜選育而來。因此，巨型南瓜的“祖先”是小南瓜。
如何選育出巨型南瓜?
該科研團隊首先從解剖學形態、植物生理方面，對巨型南瓜的果實和小南瓜進行了差異對比，并通過系統研究發現，巨型南瓜的葉片光合指標、果柄粗度、韌皮部維管束數量和果實ɑ-半乳糖苷酶活性等相關指標均顯著上升，導致巨型南瓜的同化物運輸速度非同一般，大量的同化物快速積累使得果實膨大速度遠高于小果品種。
在此基礎上，該團隊開始了更加細致入微的探究，通過雜交大西洋巨型南瓜和小南瓜，發現在子一代果實上開始存在超親分離現象，并不斷延續下去，這表明有多個基因在控制著果實的大小。
“我們師生科研團隊立刻進行南瓜全基因組重測序工作，構建了高密度遺傳圖譜，共篩選出13個候選基因，并獲得了4個與果實大小相關的分子標記。其中，借助候選基因表達和功能分析，還發現植物激素相關基因影響果實膨大，2個基因分別控制生長素和油菜素內酯這兩種植物激素。”繆旻珉說。
據了解，在對基因重點比對和試驗后，該團隊最終得出結論，植物激素的合成與信號轉導的轉變是促進果實膨脹的關鍵。與此同時，該科研團隊開發出分子標記方法可用于果實大小的輔助育種，并總結出一種促進巨型南瓜果實增大的有效方法。
目前，相關研究成果已申請2項發明專利，并在國際相關學術刊物發表研究論文4篇。
“科研過程遠比看到的艱辛，但看著南瓜從一顆小小的種子，長成巨大果實，真的太奇妙了!”陳晨說，盡管當初實驗看不到頭、論文也屢次被拒后，但團隊人員沒人放棄。
近年來，該團隊還與揚州地恩生態農業科技有限公司聯合開展技術推廣，指導該公司培育的巨型南瓜單果重量平均增加46.5%，3年累計推廣應用面積達300畝，增收近600萬元。
值得一提的是，該團隊選育種植的巨型南瓜果型巨大，瓜造型各異，有的可供食用，有的以觀賞為主，已成為當地休閑觀光農業的“寵兒”。
“未來我們團隊將進一步攻克難關，希望早日解開巨型南瓜的全部‘奧秘’，培育出更多可食用、口感好的巨型南瓜，為鄉村產業振興貢獻智慧和力量。”陳晨說。
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