13-bp插入突变导致CmAPRR2基因功能丧失调控甜瓜幼果绿色果皮形成机制研究

研究人员针对甜瓜(Cucumis melo L.)果皮颜色这一重要农艺性状的分子调控机制不明的问题，通过图位克隆技术鉴定到控制幼果绿色果皮的关键基因CmAPRR2，发现其第七外显子13-bp插入突变导致蛋白截短，显著降低转录激活能力，进而影响叶绿素合成通路。该研究为甜瓜果皮颜色分子育种提供了重要靶点。

甜瓜作为全球重要的经济作物，其果皮颜色直接影响消费者偏好和市场价值。尽管已知叶绿素、类胡萝卜素等色素决定果皮颜色，但调控这些色素合成的分子机制仍不明确。尤其对于幼果发育阶段的绿色果皮形成，缺乏关键基因的功能解析。新疆农业科学院的研究团队通过比较绿色果皮品系TC3与浅绿色品系Tm34，首次揭示了APRR2转录因子家族成员CmAPRR2在甜瓜果皮颜色调控中的核心作用。

研究团队运用遗传分离分析、精细定位、等位基因多样性评估等技术，结合病毒诱导基因沉默(VIGS)验证体系。使用40份自然甜瓜种质资源进行基因型-表型关联分析，并通过透射电镜观察叶绿体超微结构差异。

植物材料与定位群体
通过构建TC3×Tm34的F₂
分离群体，遗传分析证实绿色果皮为单基因完全显性性状，命名为GR。

表型特征分析
色差仪检测显示TC3的叶绿素含量显著高于Tm34（P<0.01），透射电镜证实TC3叶绿体发育更完善。

分子机制解析
精细定位将GR锁定在4号染色体27.14 kb区间，包含5个候选基因。CmAPRR2第七外显子的13-bp插入导致提前终止密码子，蛋白截短实验显示突变体转录激活能力下降62%。

功能验证
VIGS沉默番茄SlAPRR2导致果实颜色变浅，且叶绿素合成相关基因表达量显著下调。

该研究首次证实CmAPRR2通过调控叶绿素合成通路决定甜瓜幼果绿色果皮形成，13-bp插入突变是其功能丧失的关键分子标记。这一发现不仅完善了葫芦科作物色素合成理论体系，更为分子设计育种提供了精准靶点。研究建立的基因型-表型关联模型可直接应用于品种改良，对提升甜瓜商品性具有重要意义。论文发表于《Plant Science》，为果实外观品质调控研究提供了新范式。