意大利传家宝西葫芦品种'Rugosa Friulana'曲颈组(Crookneck Group)南瓜(Cucurbita pepo)果实与茎秆颜色的遗传模式

《Euphytica》：Mode of inheritance of fruit and stem color of the Italian heirloom ‘Rugosa Friulana’ Crookneck squash (Cucurbita pepo)

　　

摘要：曲颈西葫芦(Crookneck squash, Cucurbita pepo subsp. ovifera, Crookneck Group)是美国常见的夏令蔬菜，该类群几乎所有栽培种幼果呈黄色，成熟后转为亮橙色，植株茎秆为深绿色。意大利传家宝品种'Rugosa Friulana'(RFR)是曲颈组中独特的例外——其果实发育全程保持黄色，且植株茎秆为浅色(淡绿)。本研究旨在通过与3份已知果实及茎色基因型的近等基因系(near-isogenic lines, NILs)杂交，明确RFR持续黄果与浅色茎的遗传基础。结果表明：RFR在控制黄色果肉的Y基因位点为Y/Y纯合；区别于其他食用果亚种ovifera，RFR在控制深绿茎色的D位点(Dark stem locus, 编码CpAPRR2—Arabidopsis Pseudo-Response Regulator 2)为隐性纯合d/d，该基因型赋予淡绿茎色，并经诊断性PCR确认CpAPRR2位点的14 kb缺失。RFR还携带罕见的顶端显性(top-dominant)等位基因L-2WS(light fruit coloration-2位点的White-fruited Squash等位基因)，该等位基因在茎中对D呈部分上位性(partially epistatic)，在果实中呈完全上位性，通过抑制绿色与橙色素积累使黄果表型维持至成熟。RFR分离携带赋予宽果条纹的显性等位基因l-1BSt(light fruit coloration-1位点的Broad-Stripe等位基因)或其表达所需互补基因。本文讨论了RFR获得隐性d/d基因型的两种可能起源假说，未来拟通过全基因组重测序与比较分析确定其系统起源。

论文解读：意大利传家宝曲颈西葫芦'Rugosa Friulana'果实与茎色遗传模式研究

研究背景与意义

西葫芦(Cucurbita pepo L.)包含两个栽培亚种：subsp. pepo（源自墨西哥，含西葫芦组Zucchini、可可组Cocozelle等）和subsp. ovifera（源自美国中东部，含曲颈组Crookneck、扇贝组Scallop、橡子组Acorn等）。曲颈组几乎全部品种具典型性状：幼果受Y(yellow fruit color)基因控制呈黄色，成熟转橙受D(Dark stem)基因调控，茎与花梗深绿（D/D或D/d）。意大利传家宝品种'Rugosa Friulana'(RFR，又名'Bianco Friulano')属曲颈组，却表现为果实全程保持黄色不转橙、茎与花梗淡绿（浅色），这在曲颈组中极为罕见。此前未见针对RFR独特表型的遗传学解析。明确其遗传机制有助于理解C. pepo亚种内性状分化、基因互作（尤其是l-2位点上位性）及地方品种演化。本研究发表于《Euphytica》。

主要技术方法

研究人员以RFR自交两代获得的纯系RFR-1-4为测验亲本，分别与3份已知基因型（D/D l-2/l-2 y/y；d/d l-2/l-2 y/y；D/D L-2^WS/L-2^WSy/y，均为l-1/l-1 y/y浅绿幼果背景的'Vegetable Spaghetti'近等基因系）进行正反交，获得F?、F?、BC?及测交(testcross)群体。田间种植于以色列Newe Ya'ar地区（2024–2025年），记录开花当日并分别于花后3–5天（幼果）和16–20天（中龄果）按Kornerup-Wanscher比色卡评分果实颜色，同期评分茎与花梗颜色。分离比进行卡方(χ2)适合性检验。采用诊断性PCR利用Fra3引物扩增染色体15上CpAPRR2(APRR2-repeated locus)位点的14 kb InDel缺失验证D/d基因型，以暗茎Crookneck品种（Early Yellow Crookneck、Yellow Summer Crookneck、Supersett）和浅茎西葫芦'True French'作对照。

研究结果

Young fruit color（幼果颜色）

RFR幼果花后3–5天为中黄色（1A5–2A5），近等基因系幼果为浅绿。RFR × d/d l-2/l-2 及 RFR × D/D l-2/l-2 的F?幼果浅绿；F?分离比符合13绿:3黄（需Y及另一未命名显性基因共同表达黄果），BC to RFR符合1绿:1黄，证实RFR为Y/Y纯合且需额外显性修饰基因实现幼果黄化。

Stem color（茎色）

RFR茎与花梗淡绿，与d/d l-2/l-2近等基因系（淡绿茎）杂交F?、F?、BC全部淡绿，证明共有d/d。RFR × D/D l-2/l-2（深绿茎）F?茎为"条纹状"（淡绿基底具深绿条纹），F?分离为3暗茎:9条纹:4淡绿（符合D与L-2^WS双基因模型，L-2^WS对D在茎中部分上位），BC to RFR为条纹:淡绿=1:1，BC to D/D亲本为暗茎:条纹=1:1，确证RFR携带部分上位性等位基因L-2^WS/L-2^WS且为d/d。RFR × D/D L-2^WS/L-2^WS（淡绿茎）F?淡绿，测交于D/D l-2/l-2后代表明RFR与1243-4-4-20共享L-2^WS等位基因。

Diagnostic PCR analysis at the CpAPRR2 locus on chromosome 15（染色体15 CpAPRR2位点诊断PCR分析）

所有暗茎材料（包括3份Crookneck及D/D近等基因系）扩出野生型条带；浅茎d/d材料（'True French'、85a-30-45-17及RFR）显示CpAPRR2位点14 kb缺失特征条带；D/D L-2^WS/L-2^WS近等基因系1243-4-4-20为野生型（浅茎由L-2^WS上位性导致而非d）。分子检测确认RFR在D位点为隐性纯合d/d（CpAPRR2缺失型）。

Intermediate-age fruit color（中龄果颜色）

RFR中龄果为中至浓黄（3A5–4A7），D/D l-2/l-2近等基因系为深绿，d/d l-2/l-2与D/D L-2^WS/L-2^WS为淡黄绿。RFR × 各近等基因系F?果淡黄；F?黄:绿=3:1，确认单显性Y基因控制黄果。当具D/_ l-2/l-2基因型时（无L-2^WS），Y/_果实成熟转橙，而L-2^WS对D在果中完全上位，抑制绿/橙色素积累使黄果维持至成熟。

Fruit striping（果实条纹）

RFR约74%（20/27株）中龄果具宽浓黄条纹交替窄中黄条纹（l-1^BSt表型），部分植株无条纹，提示RFR分离l-1^BSt或其表达所需互补基因（如Pl, plain light fruit coloration）。F?条纹较RFR浅，分离群体符合l-1^BSt与Pl等基因互作模型。

讨论与结论总结

讨论指出RFR属典型曲颈组（SSR标记聚类），Y/Y与其他Crookneck一致，但在D(d/d)、l-2(L-2^WS/L-2^WS)、l-1(l-1^BSt/)三基因座区别于其他Crookneck，综合基因型为d/d l-1^BSt/L-2^WS/L-2^WSY/Y。L-2^WS（染色体5 CpAPRR2缺失等位基因）抑制绿色（叶绿素）与橙色（类胡萝卜素）积累但不抑制黄色，故RFR果不转橙。d/d源于CpAPRR2(Chromosome 15) 14 kb缺失。RFR具单花性状(Mf/Mf, multiple-flowering)，其他Crookneck为mf/mf，推测其起源或为Crookneck自发d突变，或Crookneck与具d/d Mf/Mf的Cocozelle组（subsp. pepo）偶然杂交渗入，待全基因组重测序验证。

结论（Conclusions部分译文）：'Rugosa Friulana'的果色与株色在曲颈西葫芦中独特。不同于其他Crookneck，其成熟果黄色而非橙色，茎浅色而非深色。与其他Crookneck相同，RFR为Y/Y纯合（赋予黄果非绿果）。与Crookneck的差异源于：(1)显性等位基因L-2^WS，阻止果实成熟时黄转橙；(2)隐性等位基因d，赋予浅色茎。RFR还携带其他Crookneck所无的果面宽条纹等位基因l-1^BSt。