基于地图的克隆技术及功能验证：研究ClChlH基因对西瓜（Citrullus lanatus）果皮黄色的调控作用

《Theoretical and Applied Genetics》：Map-based cloning and functional validation of ClChlH governing yellow rind color in watermelon (Citrullus lanatus)

　　水melon黄皮表型由单一显性基因ClYR控制，该基因位于染色体4的325.37 Kb区间，包含ClChlH基因的启动子区InDels变异，导致转录抑制和黄皮表型。CRISPR验证显示ClChlH功能突变与黄-绿皮及叶色嵌合表达相关。摘要结束分隔符：

　　

摘要

关键信息

基于基因图谱的克隆和基因编辑技术证实，ClChlH是控制西瓜黄色果皮颜色的关键基因。

摘要

果实果皮颜色是影响西瓜（Citrullus lanatus）商业品质的重要农艺性状。尽管黄色果皮是一个重要的表型特征，但其背后的分子机制仍不明确。在这项研究中，通过使用由黄色果皮品系（W-21-4-2）与两个绿色果皮品系（W-21-301和W-21-129）杂交得到的两个遗传图谱群体进行遗传分析，发现黄色果皮性状由一个显性基因位点ClYR控制。结合BSA和KASP基因分型技术，我们初步将ClYR定位到4号染色体上的一个6.5 Mb区域。随后利用1345个F_2:3个体进行精细定位，将候选区间缩小至325.37 Kb，该区间包含10个已注释的基因。其中，ClChlH（Cla97C04G068530）因其在启动子区域存在多个插入/缺失（InDels）而成为最有可能的候选基因，这些结构变异正是区分黄色和绿色果皮品系的原因。表达分析显示，在黄色果皮品系W-21-4-2中，ClChlH的转录水平显著降低。启动子活性检测进一步证实这些结构变异抑制了ClChlH的转录激活。单倍型分析表明，这些启动子区域的InDels与黄色果皮表型相关。通过CRISPR/Cas9介导的突变技术生成的突变体在果皮和叶片组织中表现出黄绿色或斑驳（一半绿色一半黄色）的色素沉着。总体而言，我们的研究结果揭示了控制果皮颜色的关键遗传调控因子，并为未来的西瓜育种计划提供了宝贵的分子资源。