黄瓜近完成基因组组装及果柄长度调控基因Csa05g1153的发现

《Horticulture Research》：A near-complete genome assembly of cucumber line 6457 and identification of candidate gene controlling pedicel length

本研究针对华南型黄瓜基因组数据缺失的现状，通过ONT超长读长、PacBio HiFi和Hi-C技术首次完成黄瓜6457品系的近完成基因组组装（contig N50达41.45 Mb），并利用BSA-seq和QTL定位鉴定到调控果柄长度的关键基因Csa05g1153。该研究为黄瓜功能基因组学和分子育种提供了高质量基因组资源，对葫芦科作物性状改良具有重要参考价值。

　　

黄瓜育种迎来新突破：华南型黄瓜高质量基因组破译及果柄长度调控基因发现

在北方日光温室里，一种名为"华北汉黄瓜"的蔬菜正悄然扩大种植面积。作为华南型黄瓜的变种，它凭借独特风味受到市场青睐。然而与华北型、腌渍型黄瓜相比，华南型黄瓜始终缺乏高质量的基因组参考序列，这就像一本缺失关键章节的说明书，阻碍着育种家对优良性状的深度挖掘。

早在2009年，科学家就完成了黄瓜'中国长'品系9930的基因组测序，随后北美欧洲品种B10、俄罗斯腌渍型黄瓜相继完成基因组解析。但华南型黄瓜的基因组拼图始终存在缺口。正是为了填补这一空白，研究团队将目光投向了华南型黄瓜代表——6457品系。

技术路径：多组学联用攻克基因组难题

研究人员采用多平台测序策略：通过Illumina数据K-mer分析预估基因组大小（329.94 Mb）和杂合率（0.16%）；利用PacBio HiFi获得185.76×覆盖度的连续序列；结合Hi-C技术将295.18 Mb序列锚定到7条染色体；最终采用ONT超长读长实现端粒到端粒（T2T）水平的完整组装。基因组质量评估显示BUSCO完整性达98.90%，QV值50.46。

结果解析

1. 基因组特征揭示物种进化轨迹

组装获得的336.58 Mb基因组中，重复序列占比53.81%，以DNA转座子（33.04%）和长末端重复序列（LTR，15.89%）为主。共预测26,007个基因，注释率达98.82%。通过以葡萄基因组为参照的比较基因组学分析，证实黄瓜与多数葫芦科植物一样经历全基因组三倍化（WGT）事件。

2. 果柄长度遗传机制深度挖掘

通过长果柄品系6457（平均3.2 cm）与短果柄品系MT（平均1.4 cm）杂交构建F₂群体，数量遗传分析表明该性状符合两主效基因加性-等显性模型（2MG-EAD）。BSA-seq鉴定出3个主要QTL区间，其中染色体5上26.8 Mb区域（chr5:729,112-27,503,912）包含关键候选基因Csa05g1153。

3. 候选基因功能验证

时空表达谱显示Csa05g1153在果柄组织特异性高表达，且在6457中表达量显著高于MT。虽然未发现启动子区变异，但KASP分型证实该基因位点与果柄长度性状共分离，基因型分离比符合1:2:1孟德尔规律。

结论与展望

本研究不仅提供了首个华南型黄瓜的高质量近完成基因组，更重要的是发现了调控果柄长度的关键基因Csa05g1153。果柄长度直接影响果实商品性，该基因的鉴定为黄瓜外观性状改良提供了分子靶点。基因组数据已公开于TVIR数据库（http://tvir2.bio2db.com），为葫芦科作物比较基因组学和功能基因研究奠定了坚实基础。随着更多性状相关基因的挖掘，未来有望实现黄瓜品种的精准设计育种。

（注：本文解读基于论文《A near-complete genome assembly of cucumber line 6457 and identification of gene controlling pedicel length》，发表于《Horticulture Research》）