野甜瓜“马泡1号”果实发育关键期的转录组解析及糖酸代谢调控网络研究

本研究针对野生甜瓜（Cucumis melo L. var. agrestis）果实发育与风味形成机制不明的科学问题，以具有独特酸甜风味的“马泡1号”为材料，通过多时间点（7-35 DAP）采样结合转录组分析，揭示了3266个（7 DAP）和1329个（28 DAP）差异表达基因（DEGs），重点解析了糖代谢关键酶基因CmINV1（MELO3C005560）的表达模式、系统发育及亚细胞定位特征，为野生甜瓜种质资源利用和栽培品种风味改良提供了分子基础。

　　

在人类驯化瓜类作物的四千年历史长河中，甜瓜（Cucumis melo L.）因其丰富的营养和多样化的风味成为全球重要经济作物。然而，现代育种过程中对高糖性状的过度选择导致栽培品种风味单一化，而野生近缘种——野甜瓜（ssp. agrestis var. agrestis）却保留着独特的酸甜平衡特性。这类俗称“马泡蛋”的野生资源在中国华东地区广泛分布，其拇指大小的果实虽含糖量低，却蕴藏着破解风味形成机制的遗传密码。遗憾的是，当前对野甜瓜果实发育的分子机制认知仍存在巨大空白，特别是调控其标志性酸甜口感的关键基因网络尚未阐明。

淮北师范大学的研究团队选择典型野甜瓜品系“马泡1号”作为研究对象，该材料兼具野生形态特征（3-3.5 cm小果、薄果肉）和独特甜酸风味。研究人员系统监测了果实发育5个关键时期（7、14、21、28、35 DAP）的形态和生理指标变化，发现7-28 DAP是果实膨大和糖酸含量变化的转折期。基于此，采用转录组测序技术对比分析这两个发育节点的基因表达差异，结合生物信息学预测和分子实验验证，揭示了调控野甜瓜果实发育与风味形成的核心分子机制。

关键技术包括：1）多时间点动态采样（覆盖果实发育全周期）；2）转录组测序与差异表达基因（DEGs）分析；3）候选基因CmINV1的系统发育树构建；4）GFP融合蛋白亚细胞定位实验。

【Plant materials】
选用典型野甜瓜“马泡1号”为材料，在淮北师范大学园艺实践基地进行标准化种植，采集7-35 DAP五个发育阶段的果实样本。

【The dynamic changes of fruit weight, size, and shape】
果实重量（FW）呈现典型S型生长曲线，7-14 DAP缓慢增长（0.5→1.2 g），14-28 DAP快速膨大（1.2→6.8 g），28-35 DAP趋于平稳。糖酸含量分析显示，蔗糖在28 DAP显著积累，而柠檬酸在7 DAP达峰值，这种动态变化与商业栽培品种截然不同。

【Discussion】
研究发现野甜瓜的发育调控具有独特性：7 DAP果实高表达3266个DEGs，包括糖代谢相关基因CmINV1（编码酸性转化酶），该基因在7 DAP表达量最高，14 DAP骤降，其编码蛋白定位于细胞膜，与黄瓜同源蛋白（XP_004147588.1）相似度最高。28 DAP果实中1329个上调DEGs可能调控蔗糖积累，这些基因在栽培品种中多已丢失或功能分化。

结论指出，野甜瓜保留着栽培品种中缺失的原始代谢调控模块，特别是CmINV1等关键酶基因的时空表达模式直接决定了其独特酸甜比例。该研究不仅填补了野生甜瓜果实发育分子机制的认知空白，更为利用野生种质改良栽培品种风味提供了精准靶点，对推动甜瓜品质育种具有重要战略意义。