甜瓜ACS基因家族表达与相关基因的定点编辑分析

作者：颜清成; 王艳; 高艳芳; 刘慧青; 江海霞; 郭栋良; 薛敏; 谢丽琼^*

来源：分子植物育种, 2023, 21(24): 8084-8092.

• 甜瓜
• ACS基因
• CRISPR/Cas9
• 基因编辑
• 子房注射

果实软化是甜瓜果实储藏和保鲜的瓶颈，乙烯与果实软化密切相关，而ACS基因是合成乙烯的关键限速酶。本研究在果实呼吸跃变型‘T4’和非呼吸跃变型‘T5’品种中，分析了11个甜瓜ACS基因家族成员的表达模式，获得了果实发育不同阶段差异ACS基因，并对其进行了CRISPR/Cas9遗传转化。结果表明，甜瓜ACS基因家族成员在受试甜瓜品种中具有不同的组织表达模式，在发育的果实中，CmACS1、CmACS2和CmACS5主要在果实成熟和软化过程中高表达；CmACS3、CmACS7、CmACS13、CmACS14和CmACS15表达量低；CmACS5在果实成熟期40 d高表达；CmACS10在两个品种果实发育过程中变化趋势相同；CmACS12在两个品种果实发育过程中变化趋势相反；CmACS2在‘T4’整个果实发育期高表达。结合软肉甜瓜‘老汉瓜’和硬肉甜瓜‘皇后’在果实发育过程中的定量分析表明，不同呼吸跃变类型甜瓜在果实成熟过程中ACS的作用基因和基因表达量均差异显著。此外，通过构建以CmACS1、CmACS2、CmACS5为靶标基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体，采用子房注射法转化甜瓜，其中CRISPR/Cas9-ACS1得到T0种子745粒，未检测到阳性植株。本实验为甜瓜果实成熟和软化相关基因的挖掘和CRISPR/Cas9基因编辑为培育耐储运甜瓜新品种提供理论依据。