黃瓜是全世界范圍內重要的蔬菜作物之一，其果實具有較高的食用價值和經濟價值。黃瓜果實長短影響其產量和外觀品質，是馴化過程中的重要農藝性狀。黃瓜野生種（Cucumis sativus var.hardwickii）果實小且圓，長度約3～5 cm，而東亞型黃瓜長度一般超過35 cm。在黃瓜栽培馴化過程中，影響黃瓜果實長短差異的關鍵調控因子及其分子機理仍知之甚少。MADS-box家族轉錄因子在植物生殖發(fā)育和作物產量提高等發(fā)面發(fā)揮了重要作用，其中MADS-box轉錄因子FRUITFULL（FUL）在擬南芥中控制果莢開裂，在番茄中影響果實成熟，而黃瓜中FUL的同源基因是否參與果實發(fā)育尚不清楚。

2019年4 月12 日，中國農業(yè)大學園藝學院張小蘭教授課題組在The Plant Cell雜志在線發(fā)表題為A Functional Allele of CsFUL1 Regulates Fruit Length through Repressing CsSUP and Inhibiting Auxin Transport in Cucumber的研究論文。該研究克隆和功能解析了黃瓜上一個編碼MADS-box家族的轉錄因子FRUITFULL（CsFUL1），揭示了CsFUL1基因參與黃瓜果長變異的分子調控機制。張小蘭課題組通過對150份不同果長的黃瓜材料進行序列分析，發(fā)現(xiàn)了單個氨基酸位點發(fā)生變化的2個CsFUL1等位基因，分別命名為CsFUL1A和CsFUL1C。其中，CsFUL1A特異性地存在于東亞型長果黃瓜中，而CsFUL1C則存在于野生、半野生型、以及其他栽培黃瓜中。利用黃瓜穩(wěn)定遺傳轉化體系發(fā)現(xiàn)，干擾表達CsFUL1A導致果實變長，過量表達CsFUL1A導致果實變短，而CsFUL1C的表達變化不影響果實長短。因此，在東亞型黃瓜選育中，CsFUL1A是一個獲得性等位基因，抑制黃瓜果實伸長。

為了進一步揭示CsFUL1A參與黃瓜果實發(fā)育的分子機制，張小蘭課題組利用分子生物學及生物化學等試驗方法，發(fā)現(xiàn)CsFUL1A直接抑制CsSUP基因的表達進而調控細胞分裂和擴張；同時，CsFUL1A直接抑制兩個生長素運輸基因CsPIN1和CsPIN7的表達進而減少生長素積累。該研究結果不僅為揭示黃瓜果實長度的遺傳調控機制提供了參考，而且為控制黃瓜果實長短的分子設計育種提供了重要目標基因。

值得一提的是，該論文被The Plant Cell雜志選為亮點文章以In Brief 和In a Nutshell 進行重點推介，并且被The Plant Cell和ASPB在Science 新聞網Eurekalert上進行了新聞發(fā)表（Press release）。

張小蘭教授長期從事黃瓜外觀品質形成機理研究。該研究是張小蘭課題組2019年繼在Current Opinion in Plant Biology發(fā)表題為Molecular basis of cucumber fruit domestication論文后的又一重要進展。

張小蘭教授為該論文的通訊作者，博士研究生趙劍宇、蔣勵、硨根為論文共同第一作者。該工作得到了國家重點研究發(fā)展規(guī)劃、國家自然科學基金和高等學校學科創(chuàng)新引智計劃資助。