廣東
2026年第7期，Horticulture Research期刊上線了河南農業大學胡建斌教授團隊題為“Integrating genome-wide association study and transcriptomic profiling identifies candidate genes underlying soluble solids content in melon (Cucumis melo L.)”的研究論文。該研究通過整合全基因組關聯分析和轉錄組測序，結合代謝物檢測及單倍型分析，系統鑒定了調控甜瓜SSC的候選基因，并提出了一個“脂代謝-乙醛酸循環-糖異生”協同調控果實風味品質的“代謝權衡”模型，為甜瓜品質改良提供了重要理論依據和基因資源。該研究由河南農業大學園藝學院胡建斌教授團隊完成。論文第一作者為博士研究生牛旭旭，通訊作者為胡建斌教授和羅陳副研究員。
該研究利用200份甜瓜種質資源在6個環境下的SSC表型數據，結合全基因組關聯分析（GWAS），共鑒定到79個與SSC顯著關聯的SNP位點，連鎖不平衡（LD）分析進一步注釋到86個候選基因。隨后，研究團隊選取了兩個SSC差異極顯著的甜瓜品種-‘SYH’ (低) 和‘BSM’ (高)，對它們三個發育時期（授粉后10、20、30天）的果實進行了轉錄組測序。通過整合GWAS與轉錄組數據，獲得了18個滿足“遺傳關聯”與“差異表達”的候選基因。經qRT-PCR驗證，其中14個基因的表達模式與轉錄組數據一致（圖1）。
圖1 GWAS和RNA-seq聯合定位候選基因
基于果實中能量代謝、細胞穩態維持和轉錄組結果，團隊構建了一個“脂質代謝-乙醛酸循環-糖異生”（LGG）通路，結果發現，共有73個差異表達基因投射其中，與SYH相比，BSM中的大多數酶和轉運蛋白上調，強調了它們在整合碳水化合物和脂質代謝中的關鍵作用。同時，14個候選基因中有5個關鍵候選基因嵌入該通路（圖2）。
圖2 脂質代謝-乙醛酸循環-糖異生（LGG）途徑模型示意圖
代謝譜分析與關鍵候選基因的轉錄表達研究結果表明，蔗糖是驅動甜瓜果實SSC積累的核心糖分。在SYH中，盡管脂肪酶基因呈現高表達水平且脂肪酸降解劇烈，但并未有效驅動蔗糖的合成。基于此，研究團隊創新性地提出了LGG通路通過“代謝分流”與“代謝開關”兩種互補機制，精準調控脂質來源碳骨架的代謝流向——即決定其是用于糖異生以積累蔗糖，還是被分流至能量生產或膜脂重塑等其他代謝途徑。這一發現揭示了脂質代謝與糖積累之間存在的“代謝權衡”關系，并構建了其調控甜瓜果實風味品質形成的分子模型。
圖3 SYH和BSM果實的代謝譜和候選基因表達
該研究利用多組學手段聯合挖掘了調控甜瓜SSC的關鍵候選基因，構建了一個“脂質代謝-乙醛酸循環-糖異生”（LGG）通路，揭示了LGG通路作為“幕后指揮”協調脂質分解與糖分積累的代謝權衡模型，為理解果實品質的復雜代謝網絡提供了新視角。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhag196
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