甜瓜果实大小负调控因子CmOFP6-19b-CmKNOX16模块的鉴定与功能解析

本研究针对甜瓜果实形态调控机制不明的科学问题，聚焦OVATE家族蛋白（OFPs）在甜瓜果实发育中的功能。内蒙古大学研究人员通过系统发育分析和遗传转化实验，首次揭示CmOFP6-19b通过负调控细胞分裂与扩张相关基因（如CmCDKB2、CmEXPA7）抑制果实发育，并与CmKNOX16形成核定位互作模块。该研究为甜瓜分子育种提供了新靶点，论文发表于《Horticulture Research》。

　　

在园艺作物中，甜瓜（Cucumis melo L.）的果实大小是决定产量和商品价值的关键性状。尽管已有26个果实大小数量性状位点（QTL）被鉴定，但除CmOFP1a、CmACS7等少数基因外，大多数调控机制仍不明确。OVATE家族蛋白（OFPs）作为植物特有的转录因子，在番茄、黄瓜等作物中已被证实调控果实形态，但甜瓜中OFPs的功能网络仍是未解之谜。

内蒙古大学哈斯阿古拉和车根团队在《Horticulture Research》发表的研究，首次系统解析了甜瓜CmOFP6-19b-CmKNOX16模块调控果实大小的分子机制。研究人员采用基因组学分析、遗传转化、酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）等技术，结合六种不同果型的甜瓜栽培种（E1、B7等）进行验证。

Structural and evolutionary analysis of CmOFPs
系统发育分析显示18个甜瓜OFP基因中，CmOFP6-19b与已报道的果实形态调控因子OsOFP8/9聚于同一进化枝。染色体定位发现CmOFP6-19b与黄瓜CsOFP12-16c存在共线性关系，暗示其在葫芦科作物中功能保守。

Expression profile of CmOFPs
RT-qPCR显示大多数CmOFPs在雌/雄花和子房中高表达，其中CmOFP6-19b在雌花中的表达量是叶片的15倍。亚细胞定位证实CmOFP6-19b为核蛋白，这与其转录因子功能一致。

Overexpression of CmOFP6-19b significantly reduced fruit size in melon
过表达CmOFP6-19b使甜瓜果实纵径减少18.7%（p<0.01），横径降低12.3%，单果重下降22.5%。石蜡切片显示转基因果实细胞数量和面积分别减少31%和29%，伴随细胞分裂基因CmCDKB2和扩张基因CmEXPA7的下调。

Knockdown of CmOFP6-19b led to increased melon fruit size
RNA干扰株系果实纵径增加5.1-6.7%，重量提升14.9%。相关性分析发现栽培种E5（最小果型）中CmOFP6-19b表达量是B7（最大果型）的2.86倍，证实其表达水平与果实大小呈负相关（r=-0.89）。

CmOFP6-19b and CmKNOX16 have a direct protein interaction
酵母双杂交和BiFC实验证实CmOFP6-19b与CmKNOX16在细胞核内直接互作。CmKNOX16过表达株系同样表现出果实缩小表型，且与CmOFP6-19b协同调控细胞周期基因表达。

该研究不仅首次阐明CmOFP6-19b-CmKNOX16模块通过调控细胞分裂和扩张负向调节甜瓜果实大小，还发现该机制在葫芦科作物中可能具有保守性。相较于已报道的CmOFP13（调控果实形状），本研究揭示了OFP家族成员功能分化的新证据。研究结果为甜瓜分子设计育种提供了精准靶点，并为理解葫芦科作物果实发育的进化机制提供了新视角。