中国农业科学院解析西瓜果实糖和有机酸调控网络

西瓜是全球第五大水果，富含番茄红素、瓜氨酸、维生素、糖和多种有机酸，其中糖和有机酸是影响西瓜感官品质的重要成分，在西瓜果实的发育和成熟过程中，糖和有机酸含量决定了西瓜的口感；但是，目前西瓜中糖和有机酸的代谢调控网络尚未明晰。

2020年12月14日，《Horticulture Research》在线发表了中国农业科学院郑州果树研究所多倍体西瓜遗传育种课题组题为“Identification of key gene networks controlling organic acid and sugar metabolism during watermelon fruit development by integrating metabolic phenotypes and gene expression profiles”的研究论文。该研究利用甜味西瓜203Z和其近等基因系的酸味西瓜SrW为材料，比较了甜味西瓜和酸味西瓜果实发育不同阶段的糖（果糖、蔗糖和葡萄糖）和有机酸（苹果酸、柠檬酸和草酸）的含量变化。结果发现，随着果实成熟，果糖和葡萄糖先升高后降低，但蔗糖呈现一直升高的趋势；酸味西瓜中有机酸含量显著高于甜味西瓜；苹果酸是西瓜果实中最主要的有机酸。

以酸味和甜味西瓜果实4个发育过程转录组数据为基础，分析西瓜果实发育过程中的差异表达基因。通过WGCNA共表达分析，鉴定出11个不同的基因模块。在11个共表达的基因网络中，有3个与糖类和有机酸显著相关。通过显著性和qRT-PCR分析，筛选到了7个参与西瓜果实糖酸代谢的关键基因，其中Cla97C01G000640、Cla97C05G087120和Cla97C01G018840为糖转运蛋白；Cla97C03G064990是一种蔗糖合酶；Cla97C07G128420、Cla97C03G068240和Cla97C01G008870与苹果酸和柠檬酸高度相关，为苹果酸和柠檬酸转运蛋白；将这些基因在自然群体中进行验证，结果表明：这7个基因的表达量与西瓜果实中的糖酸含量呈显著正相关，为西瓜果实发育过程中调控糖和有机酸合成的候选基因。该研究解析了西瓜果实糖和有机酸代谢调控的分子机制，为西瓜品质育种提供了理论依据，对中国西瓜产业的发展和育种水平的提高具有重要的科学意义。