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我所在甜瓜氮利用效率比较转录组数据集构建方面取得重要进展

近日,我所在国际知名数据期刊《Scientific Data》(JCR Q1,IF:7.2)发表题为“Establishment of comparative transcriptome dataset related to nitrogen use efficiency in melon”的研究论文,成功构建甜瓜氮利用效率比较转录组数据集,为甜瓜氮高效分子育种提供宝贵的数据资源与基因储备。

甜瓜是世界范围内重要的园艺经济作物,在我国设施瓜果产业中占有重要地位。生产中普遍存在氮肥过量施用问题,不仅推高生产成本,还造成肥料浪费、病虫害加重、水土环境污染等一系列问题。提升甜瓜氮利用效率,培育氮高效甜瓜品种,是实现甜瓜产业绿色可持续发展的重要途径。不同甜瓜种质对氮素吸收、利用能力存在显著基因型差异,但目前甜瓜氮利用效率差异背后的分子遗传基础尚不清晰,制约甜瓜氮高效育种工作推进。

该研究从118份甜瓜自交系中筛选获得2份氮高效(T514、T55)、2份氮低效(T213、T23)代表性自交系材料,设置高氮、低氮两种氮素处理,于果实膨大期采集坐果节位功能叶片,完成24份样品Illumina RNA seq测序,获得160.31 Gb高质量转录组数据,基因组比对率大于94%,共注释26222个表达基因,包含644个新预测基因。通过相关性分析、主成分分析证实样本重复性好,不同种质、不同氮处理转录组特征区分明显。通过多组差异基因联合比对,筛选得到824个与甜瓜氮利用效率紧密关联的核心差异表达基因,涉及谷胱甘肽代谢、氮代谢、氨基酸生物合成等关键通路,同时挖掘得到MYB、NAC、WRKY、bHLH等大量氮响应转录因子。选取6个代表性基因开展RT qPCR验证,基因表达模式与转录组测序结果高度吻合,证明数据集可靠准确。该数据集不仅为解析甜瓜氮素响应分子机制提供基础材料,也为甜瓜分子育种、筛选氮高效候选基因、培育减氮稳产新品种提供重要支撑,对推动甜瓜绿色生产、化肥减量增效具有实际应用价值。

图1 不同氮利用效率甜瓜核心差异表达基因(DEGs)的鉴定与功能分析

我所赵永博士为论文第一作者,康利允副研究员为共同第一作者,赵卫星研究员为通讯作者。该研究得到国家西甜瓜产业技术体系(CARS 25)、河南省西瓜甜瓜产业技术体系(HARS 22 10G1)、河南省科技攻关计划(252102110307)、河南省农业良种攻关专项(2022010503)等项目资助。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41597-026-07714-1