近日，自治区农科院生物育种实验室瓜类生物育种创新团队在《Plant Physiology》（IF=6.9/Q1）在线发表了题为“The CsSBS1-CsTTG1 module contributes to fruit spine size via CsACO2-mediated ethylene biosynthesis in Cucumis sativus L.”的研究论文。该研究完整揭示了黄瓜果实表面果刺的调控通路，为培育满足不同市场需求的外观性状品种提供了关键基因靶点与理论工具。
在黄瓜果刺大小的调控机制研究中，本研究首先通过外源乙烯及其抑制剂的处理，首次明确了乙烯是调控黄瓜果刺大小的关键激素。基于此发现，研究聚焦于课题组前期已成功图位克隆的果刺大小主效调控因子 CsSBS1（Yang et al. New Phytologist 233.6 (2022): 2643-2658.），证实了该因子是介导乙烯调控果刺表型的核心枢纽。为解析其下游作用通路，通过对CsSBS1下游靶基因的筛选，成功挖掘到乙烯生物合成途径中的关键基因CsACO2。随后的酵母单杂交、凝胶阻滞迁移（EMSA）及双荧光素酶报告系统等一系列分子实验证实，CsSBS1能够直接结合在CsACO2的启动子区域，并显著激活其转录表达。
对CsACO2基因功能的深入验证表明，在野生型黄瓜中沉默该基因可导致果刺明显变小、果面趋于光滑；反之，在CsSBS1功能缺失的材料中过表达CsACO2则能有效恢复果刺大小，这直接证明了CsACO2是该通路中不可或缺的执行者。进一步的遗传与生化分析揭示，已知的辅助因子CsTTG1能够与CsSBS1互作，并增强后者对CsACO2的转录激活能力。基于以上证据，本研究最终提出了 “CsSBS1-CsTTG1转录模块 → 靶向激活CsACO2 → 促进局部乙烯合成 → 调控黄瓜果刺大小” 的完整分子机制模型。研究成果为黄瓜果实外观性状的分子育种提供了明确的靶点，可实现对果刺大小的精准设计，为培育满足多元化市场需求的“光洁型”或“有刺型”优质黄瓜新品种奠定了坚实基础。
自治区农业科学院生物育种实验室为论文第一完成单位，生物育种实验室杨森研究员和河南农业大学杨路明教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、自治区农业科学院科技创新稳定支持专项、“天池英才”培养计划、河南省高校科技创新人才支持计划等项目的支持。
