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近期，纸牌游戏在线玩中心 瓜类种质遗传改良与分子育种课题组在Horticultural Plant Journal（中科院1区Top，IF=8.5）发表了题为“The ClWRKY53-ClBCM/ClSGR module controls plant senescence via chlorophyll degradation in watermelon”的研究论文。该研究克隆了首个西瓜衰老调控基因，并系统解析了其分子调控网络，显著增进了对西瓜衰老调控网络的理解。

植物衰老是农业生产中的“双刃剑”：植物衰老为营养再分配的程序性过程，受内外信号调控，延迟衰老可延长光合期提升产量，精准诱导衰老可增强抗逆性。然而，在西瓜中关于衰老基因的挖掘及其调控网络解析因遗传基础狭窄和遗传多样性较低而进展缓慢。迄今为止，只有一个早衰突变体“Royal Golden”被报道，但其背后的分子机制始终成谜。

研究团队利用“Royal Golden”衍生自交系WM103与正常材料WT2构建F₂分离群体，结合课题组自主开发的5K西瓜液相芯片进行BSA-seq分析，将候选基因初步定位在10号染色体上。进一步通过分子标记将区间缩小至86.63 Kb，最终确定该基因编码一个BALANCE OF CHLOROPHYLL METABOLISM（ClBCM）蛋白。为验证其功能，研究人员采用VIGS和CRISPR/Cas9基因编辑技术，分别对ClBCM进行瞬时沉默与稳定敲除。结果表明，无论是沉默株系还是敲除突变体，均表现出典型的早衰表型，叶绿素含量和光合能力均显著下降，表明ClBCM在维持叶绿素稳态和延缓衰老中发挥着重要作用。同时确认与衰老相关的WRKY转录因子家族的多个基因在早衰突变体中差异表达，进一步通过实验验证发现正向调控衰老的转录因子ClWRKY53可直接结合ClBCM的启动子调节其转录。此外，蛋白互作分析发现ClBCM与ClSGR存在直接互作，协同调控体内叶绿素稳态。

图1西瓜早衰基因ClBCM的克隆

转录组分析显示，叶绿素降解相关基因在突变体中显著上调，且差异表达基因中富集了大量WRKY家族转录因子。通过BIFC及LCI实验证明ClBCM与ClSGR存在蛋白水平上互作，在西瓜中相互拮抗。进一步，Y1H、LUC和EMSA实验揭示ClWRKY53可结合ClBCM启动子并抑制其转录。

图2ClWRKY53-ClBCM/ClSGR模块介导的西瓜衰老调控网络

综上，该研究在西瓜中提出了“转录因子-效应蛋白-降解酶”调控衰老的三级调控网络：ClWRKY53↑→ClBCM↓→ClSGR↑→叶绿素降解→衰老启动。该网络通过调控叶绿素降解通路影响西瓜的衰老进程，为理解葫芦科作物的衰老机制提供了重要参考。该材料在育种上也有很好的应用潜力，可以在苗期利用胁迫快速对杂交种进行纯度鉴定。

在读博士生段世享和陈雅心为论文共同第一作者，杨路明教授和朱华玉教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、河南省杰出青年基金项目等项目以及西藏高原种子育种技术创新中心科技项目的资助。

文章链接：//academic.oup.com/hr/article/12/12/uhaf234/8246321?login=true