團(tuán)隊(duì)開展實(shí)驗(yàn)探究南瓜“膨大”的秘密。張瓊供圖

(資料圖片)

不到5月，揚(yáng)州大學(xué)日光溫室內(nèi)的巨型南瓜的花朵已陸續(xù)開放。

“這些天，我們團(tuán)隊(duì)正抓緊開展人工授粉工作。”正在忙碌的揚(yáng)州大學(xué)園藝園林學(xué)院園藝專業(yè)的本科生陳晨說，“目前，正是南瓜整枝、理蔓、定果等植株調(diào)整工作的關(guān)鍵期，希望這一季能種出更大的南瓜。”

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)在繆旻珉教授的指導(dǎo)下，歷經(jīng)三年，首次揭示了巨型南瓜獨(dú)特的果實(shí)膨大機(jī)制，為南瓜果實(shí)大小性狀選育相關(guān)工作、促進(jìn)南瓜果實(shí)增大提供了重要的科學(xué)依據(jù)，并采用現(xiàn)代栽培技術(shù)，種出的南瓜達(dá)366斤。

去年，該團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果獲得全國大學(xué)生生命科學(xué)競賽一等獎。

“3年來，我們通過課堂學(xué)習(xí)，了解了巨型南瓜的存在，但是目前學(xué)術(shù)界有關(guān)巨型南瓜生長機(jī)理的研究文獻(xiàn)很少見。那么，巨型南瓜是否有生長極限?是什么機(jī)制促使南瓜果實(shí)這么大?可食用南瓜的最大生長值究竟是多少?這些問題都是值得研究的課題。”陳晨說。

為了解開這些疑惑，陳晨和幾個志同道合的小伙伴一拍即合，踏上了研究巨型南瓜的艱辛之路。

繆旻珉介紹，目前，常用作栽培比賽或展覽的巨型南瓜品種名叫大西洋巨型南瓜，由小南瓜選育而來。因此，巨型南瓜的“祖先”是小南瓜。

如何選育出巨型南瓜?

該科研團(tuán)隊(duì)首先從解剖學(xué)形態(tài)、植物生理方面，對巨型南瓜的果實(shí)和小南瓜進(jìn)行了差異對比，并通過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，巨型南瓜的葉片光合指標(biāo)、果柄粗度、韌皮部維管束數(shù)量和果實(shí)ɑ-半乳糖苷酶活性等相關(guān)指標(biāo)均顯著上升，導(dǎo)致巨型南瓜的同化物運(yùn)輸速度非同一般，大量的同化物快速積累使得果實(shí)膨大速度遠(yuǎn)高于小果品種。

在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)開始了更加細(xì)致入微的探究，通過雜交大西洋巨型南瓜和小南瓜，發(fā)現(xiàn)在子一代果實(shí)上開始存在超親分離現(xiàn)象，并不斷延續(xù)下去，這表明有多個基因在控制著果實(shí)的大小。

“我們師生科研團(tuán)隊(duì)立刻進(jìn)行南瓜全基因組重測序工作，構(gòu)建了高密度遺傳圖譜，共篩選出13個候選基因，并獲得了4個與果實(shí)大小相關(guān)的分子標(biāo)記。其中，借助候選基因表達(dá)和功能分析，還發(fā)現(xiàn)植物激素相關(guān)基因影響果實(shí)膨大，2個基因分別控制生長素和油菜素內(nèi)酯這兩種植物激素。”繆旻珉說。

據(jù)了解，在對基因重點(diǎn)比對和試驗(yàn)后，該團(tuán)隊(duì)最終得出結(jié)論，植物激素的合成與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)變是促進(jìn)果實(shí)膨脹的關(guān)鍵。與此同時(shí)，該科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出分子標(biāo)記方法可用于果實(shí)大小的輔助育種，并總結(jié)出一種促進(jìn)巨型南瓜果實(shí)增大的有效方法。

目前，相關(guān)研究成果已申請2項(xiàng)發(fā)明專利，并在國際相關(guān)學(xué)術(shù)刊物發(fā)表研究論文4篇。

“科研過程遠(yuǎn)比看到的艱辛，但看著南瓜從一顆小小的種子，長成巨大果實(shí)，真的太奇妙了!”陳晨說，盡管當(dāng)初實(shí)驗(yàn)看不到頭、論文也屢次被拒后，但團(tuán)隊(duì)人員沒人放棄。

近年來，該團(tuán)隊(duì)還與揚(yáng)州地恩生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司聯(lián)合開展技術(shù)推廣，指導(dǎo)該公司培育的巨型南瓜單果重量平均增加46.5%，3年累計(jì)推廣應(yīng)用面積達(dá)300畝，增收近600萬元。

值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)選育種植的巨型南瓜果型巨大，瓜造型各異，有的可供食用，有的以觀賞為主，已成為當(dāng)?shù)匦蓍e觀光農(nóng)業(yè)的“寵兒”。

“未來我們團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步攻克難關(guān)，希望早日解開巨型南瓜的全部‘奧秘’，培育出更多可食用、口感好的巨型南瓜，為鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興貢獻(xiàn)智慧和力量。”陳晨說。

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