杏(Prunus armeniaca L.)蔗糖积累的分子决定因素：整合QTL定位与转录组分析揭示关键调控通路

为解决杏果实糖代谢遗传基础不明的问题，研究人员通过构建F1群体结合全基因组重测序，开发高密度遗传图谱(601.5 cM)，鉴定出20个稳定QTLs，发现SWEET转运蛋白基因PaSWEET1是调控蔗糖积累的核心靶点，为杏风味改良提供分子育种资源。

　　

杏作为早季市场的高价值核果，其独特风味主要取决于蔗糖、葡萄糖和果糖等可溶性糖的积累。然而，杏糖代谢的分子机制长期未被阐明，传统育种因多基因控制的复杂性进展缓慢。随着消费者对果实品质要求的提升，解析糖分积累的遗传基础成为杏育种的关键科学问题。此前研究多集中于生理层面，缺乏基因组层面的系统探索，且现有分子标记分辨率不足制约了精细定位。

为突破这些限制，研究人员通过高糖品种‘串枝红’与低糖品种‘骆驼黄’杂交构建F1群体，整合高密度遗传图谱构建、多季节表型分析和发育阶段转录组测序，首次在杏中系统解析糖积累的分子调控网络。

研究采用四大关键技术：1) 基于DNBSEQ-T7平台的150个F1子代全基因组重测序(平均50×深度)，开发63,162个高质量InDel标记；2) 使用Lep-MAP3构建总长601.5 cM的高密度遗传图谱(平均标记间隔0.44 cM)；3) HPLC定量分析果实发育四阶段(软核期G1至成熟期FR)的糖组分；4) 加权基因共表达网络分析(WGCNA)耦合qRT-PCR验证候选基因。

3.1 表型分析
连续两年数据揭示F1群体糖含量呈正态分布，证实多基因遗传特征。蔗糖与总糖显著正相关(r=0.86)，而葡萄糖与果糖高度关联(r=0.75)，暗示不同的调控路径。

3.2 遗传图谱构建
基于1,333个bin标记构建的图谱显示8个连锁群(LG1-LG8)与参考基因组高度共线性(r>0.99)，其中LG6(80.99 cM)含关键糖代谢QTLs。

3.3 QTL定位
共鉴定20个QTLs，包括4个蔗糖相关位点(Chr6 8.0-8.5 Mb，LOD 6.8)、3个葡萄糖位点(Chr3 25.4-25.7 Mb)和2个总糖位点(Chr2 17.8-18.4 Mb)，解释8.0-16.2%表型变异。

3.4 功能富集
蔗糖QTLs基因显著富集于淀粉代谢(ko00500)和卡尔文循环(ko00710)，而葡萄糖QTLs关联核糖体通路(ko03010)。

3.5 共表达网络
WGCNA鉴定模块M09与蔗糖积累强相关(r=0.95)，其包含糖转运蛋白基因PA08G27233。

3.6 关键基因鉴定
PA08G27233被命名为PaSWEET1，在成熟期表达量增加7.3倍，与蔗糖含量显著正相关(r=0.69)，qPCR验证其作为SWEET家族成员的功能保守性。

讨论
该研究首次揭示杏糖积累的时空调控网络：1) 鉴定出Chr6和Chr2上的保守QTL热点区；2) 发现PaSWEET1通过发育阶段特异性表达调控蔗糖分配；3) 证实环境因素通过G×E互作影响QTL稳定性。相比蔷薇科其他作物，杏表现出独特的Chr2总糖QTL和PaSWEET1表达模式，为物种适应性进化提供新证据。

研究建立的"QTL-共表达网络-差异基因"三重筛选框架，克服了传统定位精度不足的局限。所开发的0.44 cM高密度图谱是目前Prunus物种最精细的遗传资源之一，而PaSWEET1的发现为分子设计育种提供了直接靶点。未来通过VIGS和异源表达验证其功能，将加速杏风味改良进程。这些发现发表于《Current Plant Biology》，不仅填补了核果糖代谢研究的空白，也为蔷薇科作物的品质育种提供了跨物种参考。