中国农业科学｜广东农科院设施农业所联合华南农大学：弱光胁迫短下胚轴黄瓜种质鉴定及其遗传位点挖掘

黄瓜（Cucumis sativus L.）作为爬藤类果菜，具有基因组较小、易栽培、生长周期短和果实类型丰富多样等特点。因此，黄瓜已成为研究果实发育、性别分化和嫁接等生物学的模式作物。弱光胁迫导致的黄瓜植株发生徒长反应主要表现为茎的过度伸长、叶片生长和叶绿素合成抑制、雌花数量减少、果实产量和品质大幅下降等。此外，弱光胁迫下的徒长也消耗了植物体内有限的能量储备，外加光合产物的下降，打破了体内能量代谢的平衡，造成植物的抗性降低，进而带来病虫害爆发等问题。目前，主要通过生长调节剂和LED补光来预防植物徒长，但该方法也存在高能耗、高成本和用药安全问题等缺点。因此，解析黄瓜适应弱光胁迫的分子机制，对黄瓜增产稳产抗逆栽培和育种都具有重要的指导意义。

近期，广东省农业科学院设施农业研究所联合华南农业大学园艺学院完成的题为“弱光胁迫短下胚轴黄瓜种质鉴定及其遗传位点挖掘”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷6期正式发表。

该研究利用弱光胁迫评价体系筛选黄瓜种质，构建分离群体，采用BSA-seq分析性状关联位点，综合家族基因和功能分析挖掘候选基因。

弱光胁迫下获得2份下胚轴长度差异材料CS（长下胚轴）和CR（短下胚轴）。经不同光质处理，发现CS和CR对远红光具有响应差异。以CS和CR为亲本，构建F₁群体和F₂群体。以弱光胁迫下胚轴长度为性状参数，结合BSA-seq的方法在黄瓜中定位到2个显著与下胚轴长度相关的新位点：LSH1（Chr.4）和LSH2（Chr.5），位点内分别包含371和163个基因。

进一步对远红光信号通路的关键基因PHYA、FHL和FRS类转录因子进行全面鉴定，共获得2个远红光受体基因CsPHYA1和CsPHYA2，皆位于第6染色体；1个远红光受体转运基因CsFHY1，位于第3染色体；22个FRS转录因子，除第2染色体外，其他染色体均有分布。其中，CsFRS12位于第4染色体LSH1位点内，进化树和保守结构域分析显示，CsFRS12具有保守的FAR1 DNA结合结构域、MULE转座酶结构域和SWIM锌指蛋白结构域，与远红光信号关键转录因子AtFRS2、AtFAR1和AtFHY3关系较近，同属于Ⅰ亚家族成员。

经克隆，CsFRS12^CR和CsFRS12^CS编码序列中存在多个单核苷酸突变（SNP），与下胚轴长度显著相关。进一步通过酵母转录活性分析，发现CsFRS12^CR转录活性低于CsFRS12CS。CsFRS12在植株茎和幼苗下胚轴中表达量较高，即CsFRS12是调控弱光胁迫黄瓜下胚轴伸长的关键候选基因。

综上，本研究获得2份弱光胁迫响应差异黄瓜材料，定位到2个调控弱光胁迫响应的新位点LSH1和LSH2，在LSH1位点中候选到1个远红光信号调控的关键转录因子CsFRS12，可能在调控黄瓜适应弱光胁迫中发挥关键作用。

广东省农业科学院设施农业研究所张长远研究员为该文通讯作者，广东省农业科学院设施农业研究所曹海顺和华南农业大学周东源为第一作者。

该研究获得广东省现代农业共性关键技术（设施与装备-方向）创新团队项目（2024CXTD01）、广东省农业农村厅种植业发展类项目（粤农农技【2024】68 号）的资助。

全文链接：

《弱光胁迫短下胚轴黄瓜种质鉴定及其遗传位点挖掘》

文献引用：

曹海顺, 周东源, 王瑞, 施招婉, 吴廷全, 张长远. 弱光胁迫短下胚轴黄瓜种质鉴定及其遗传位点挖掘[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1286-1301.

CAO HaiShun, ZHOU DongYuan, WANG Rui, SHI ZhaoWan, WU TingQuan, ZHANG ChangYuan. Identification of Short Hypocotyl Cucumber Germplasm Under Low Light Stress and QTL Mapping of the Trait[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(6): 1286-1301.