2024年5月11日，《The Plant Journal》杂志在线发表了我院黄瓜遗传育种与分子生物学创新团队的研究论文“R2R3-MYB transcription factor CsMYB60 controls mature fruit skin color by regulating flavonoid accumulation in cucumber”。该研究首次图位克隆了控制成熟黄瓜果皮颜色的基因并解析了其通过调控果皮中的黄酮含量而使成熟果实呈现丰富颜色的分子机制。

黄瓜（Cucumis sativus L., 2n= 2x =14）为葫芦科甜瓜属一年生草本植物，是世界上最广泛种植的蔬菜作物之一。在与果实有关的品质性状中，果皮颜色是影响消费者选择的主要特征之一，其中黄棕色果皮的黄瓜色泽艳丽，且果皮中黄酮含量高，具有较高的经济价值和营养价值。

遗传分析发现黄瓜成熟果皮黄棕色是受单基因控制的质量性状。通过对300份黄瓜自然群体的全基因组关联分析及双亲F₂群体的图位克隆策略，明确一个编码R2R3MYB的CsMYB60是控制黄棕色果皮的候选基因。过表达CsMYB60^c黄瓜植株成熟果皮呈现黄褐皮色。类黄酮代谢组检测分析发现，CsMYB60^c主要调控果皮中金丝桃苷（一种黄色黄酮醇）的积累。在自然群体中，CsMYB60第二个外显子区域C（CsMYB60^c）至T（CsMYB60^t）的突变，引起蛋白翻译提前终止，致使部分黄瓜种质资源成熟果皮颜色呈现白色至淡黄色。此外，CsMYB60内含子区域的一个6994bp的DNA转座子插入（CsMYB60ⁱ）引起剪接提前终止，致使部分黄瓜种质资源成熟果皮颜色呈现浅黄色。CsMYB60^c编码蛋白广泛分布于细胞核，该蛋白主要通过其C端转录激活结构域发挥作用。RNA-seq和DAP-seq测序分析显示，CsMYB60^c通过直接结合类黄酮合成基因启动子区域的YYTACCTAMYT基序并促进其转录，从而实现对类黄酮合成的调控。

图1 CsMYB60调控黄瓜果皮颜色的分子模型推测

陈学好教授和杨晓东教授为本文的通讯作者，许学文副教授为论文的第一作者，已毕业硕士研究生袁颖、王梅馨、吕脉和本科生朱煜、贺疏颖、叶怡参与了该项研究工作。该研究得到了江苏省种业振兴揭榜挂帅项目（JBGS[2021]018）、江苏省农业重大新品种创制（PZCZ201720）和江苏省重点研发项目（BE2022339）等项目的资助。