近日，云顶国际网址送25元园艺园林学院瓜类分子育种团队屈淑平教授在国际知名期刊《Plant Physiology》（植物生理）（五年IF=7.6，中科院1区Top期刊）在线发表了“The calcium-dependent protein kinase CmaCPK4 regulates sex determination in pumpkin (Cucurbita maxima D.)”的研究论文，该研究基于正向遗传学手段成功精细定位并克隆控制印度南瓜强雌性状的重要功能基因CmaCPK4，并解析其分子机制，该研究工作为南瓜性别决定调节机制提供了重要的基因资源。
南瓜为葫芦科一年蔓生性草本植物，是世界范围内重要的园艺作物。南瓜属作物主要的性别形式是雌雄异花同株，其产量与雌花出现早晚及数量密切相关。强雌性的利用可以显著增加南瓜的产量，提高制种效率及杂交种的纯度，强雌品系的培育已经成为南瓜育种的主要目标。但目前南瓜强雌控制基因未见报道，其调控机制尚不明确。
该研究通过遗传分析、全基因组重测序和分子标记辅助验证表明，由于CmaCPK4基因启动子区插入一个逆转录转座子，最终导致强雌表型的产生。研究人员利用回交和分子标记辅助构建了强雌性状sg1 locus等位基因的近等基因系（NILs），在携带纯合sg1 locus等位基因的NILs中，雌花比例和顶芽中乙烯含量均显著增加。在黄瓜中异源过表达CmaCPK4可显著提高其雌花比例。为进一步解析CmaCPK4调控南瓜性别决定的功能，研究团队通过荧光素酶互补成像、双分子荧光互补、pull-down和体外磷酸化试验，证实CmaCPK4与乙烯合成关键酶CmaACS5和CmaACS7相互作用并使其磷酸化，导致强雌系中乙烯含量增加，进而调控印度南瓜的性别决定。
亲本表型鉴定和强雌候选基因CmaCPK4的图位克隆
CmaCPK4与CmaACS5和CmaACS7相互作用并使其磷酸化
综上所述，该研究解析了CPK4-ACS5/ACS7模块在调控南瓜性别决定中的作用机制，为精准高效培育高产南瓜品种提供理论与技术支撑，也丰富了葫芦科作物性别决定的调控网络。
CmaCPK4调控南瓜性别决定的工作模型
云顶国际网址送25元园艺园林学院屈淑平教授和西北农林科技大学园艺学院李征教授为该论文通讯作者，云顶国际网址送25元园艺园林学院已毕业博士生王超杰（农学院作物学博士后）为第一作者。园艺园林学院副教授王云莉，研究生王桂超、张珂、刘喆等参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金项目（32072590、32272723）的资助。
第一作者：王超杰，园艺园林学院已毕业博士研究生，现为云顶国际网址送25元农学院作物学全职博士后，主要从事南瓜育种及分子生物学领域相关研究。主持国家自然科学基金青年基金1项。以第一作者/共同第一作者在Plant Physiology、Theoretical and Applied Genetics、Scientia Horticulturae等期刊发表SCI论文5篇。授权国家发明专利2项。
通讯作者：屈淑平、三级教授，博士生导师，中国园艺学会南瓜研究分会副理事长，黑龙江南瓜协同创新产业体系岗位专家，主要从事南瓜育种及分子生物学领域相关研究。主持国家重点研发计划、农业部公益性行业（农业）科研专项、国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金重点项目等项目共计10余项。以第一作者/通讯作者在Plant Physiology、Theoretical and Applied Genetics、Plant Science等期刊发表SCI论文21篇。授权国家发明专利7项，审定南瓜新品种4个。
（供稿/园艺园林学院）
