园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (12): 3386-3400.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0939
柴兴文, 姚宏鑫, 郝宁, 王春华, 杜亚琳, 武涛*(
), 曹嘉健*(
)
收稿日期:2025-08-06
修回日期:2025-10-23
出版日期:2025-12-25
发布日期:2025-12-20
通讯作者:
基金资助:
CHAI Xingwen, YAO Hongxin, HAO Ning, WANG Chunhua, DU Yalin, WU Tao*(
), CAO Jiajian*(
)
Received:2025-08-06
Revised:2025-10-23
Published:2025-12-25
Online:2025-12-20
摘要:
黄瓜是一种在全球范围内广泛种植的重要蔬菜作物,其不同部位均存在表皮毛。果实表面覆盖的非腺体型表皮毛称为果刺,与果瘤一并统称为刺瘤,对黄瓜表皮外观商品性状具有重要影响。刺瘤的大小及稀密程度除影响消费者的选购、栽培育种的偏好之外,还影响果实运输及贮藏、参与生物及非生物胁迫响应等。目前黄瓜中已鉴定了多个果实刺瘤调控基因并初步揭示了其作用机制。本文综述了黄瓜刺瘤发育相关基因的研究进展,总结了黄瓜表皮果刺系统发育的调控网络,并讨论了黄瓜表皮毛在逆境胁迫中的功能,为进一步培育出高商品性、高抗性的黄瓜新品种提供理论基础。
柴兴文, 姚宏鑫, 郝宁, 王春华, 杜亚琳, 武涛, 曹嘉健. 黄瓜果实表皮毛性状研究进展[J]. 园艺学报, 2025, 52(12): 3386-3400.
CHAI Xingwen, YAO Hongxin, HAO Ning, WANG Chunhua, DU Yalin, WU Tao, CAO Jiajian. Research Progress of Fruit Trichome Traits in Cucumber[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(12): 3386-3400.
| 基因名 Gene name | 基因号 Gene number | 编码蛋白 Coding protein | 突变体表型 Mutant phenotype | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|
| CsGL3 | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 光滑无毛Glabrous | Pan et al., Cui et al., |
| TRIL | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 无毛Trichome-less | Wang et al., |
| FS1 | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 稀刺Few spines | Zhang et al., |
| CsGL1 | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 下胚轴有毛状体,地上部存在未发育成熟表皮毛 The hypocotyl has trichomes,and the aerial parts have undeveloped trichomes | Li et al., |
| MICT | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 微毛Micro-trichome | Zhao et al., |
| CsTBH | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 小分支毛Tiny branched hair | Chen et al., Zhang et al., |
| CsTOE3 | CsaV3_6G043390 | AP2/ERF transcription factor | 无刺瘤Spineless | Guo ea al., |
| NS | Csa2G264590 | Auxin transport protein | 多毛Numerous spines | Liu et al., |
| MT | CsaV3_6G050410 | HD-DDT protein | 多毛Multiple trichomes | Yang et al., |
| CsMYB6 | Csa3G824850 | R2R3-MYB transcription factor | 过表达使果刺减少 Overexpression reduces fruit spines | Yang et al., |
| CsGA20ox1 | Csa5g172270 | Gibberellin oxidase | 过表达使果刺变短 Overexpression causes the fruit spine to shorten | Liu et al., |
| CsTRY | Csa5G139610 | R2R3-MYB transcription factor | 过表达使果刺减少 Overexpression reduces fruit spines | Yang et al., |
| CsTTG1 | Csa4Gm097650 | WD-repeat transcription factor | 过表达使果刺增加 Overexpression increases fruit spines | Chen et al., |
| CsHEC2 | Csa2G285890 | bHLH transcription factor | 刺瘤密度降低Reduced wart density | Wang et al., |
| CsSBS1 | Csa5G577350 | C2H2 zinc finger transcription factor | 小刺基Small spine base | Yang et al., |
| CsHY5 | CsaV3_2G031960 | bZIP transcription factor | 小刺基Small spine base | Zhao et al., |
| CsWOX3 | Csa6G301060 | HOMEODOMAIN domain and WUS domain | 大刺基Big spine base | Xu et al., |
| CsTM | Csa1G056960 | C-lectin receptor-like kinase | 小刺基Small spine base | Yang et al., |
| B2 | Csa4G003095 | R2R3-MYB transcription factor | 黑刺Black spine | 彭佳林 等, |
| TS | Csa1G056960 | C-lectin receptor-like kinase | 嫩刺Tender spines | Guo et al., |
| Tu | Csa016861 | C2H2 zinc finger transcription factor | 无果瘤Non-warty | Yang et al., |
表1 已报道的黄瓜表皮毛发育基因
Table 1 Reported genes for the development of cucumber trichomes
| 基因名 Gene name | 基因号 Gene number | 编码蛋白 Coding protein | 突变体表型 Mutant phenotype | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|
| CsGL3 | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 光滑无毛Glabrous | Pan et al., Cui et al., |
| TRIL | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 无毛Trichome-less | Wang et al., |
| FS1 | Csa6G514870 | HD-ZIP IV transcription factor | 稀刺Few spines | Zhang et al., |
| CsGL1 | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 下胚轴有毛状体,地上部存在未发育成熟表皮毛 The hypocotyl has trichomes,and the aerial parts have undeveloped trichomes | Li et al., |
| MICT | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 微毛Micro-trichome | Zhao et al., |
| CsTBH | Csa3G748220 | HD-ZIP I transcription factor | 小分支毛Tiny branched hair | Chen et al., Zhang et al., |
| CsTOE3 | CsaV3_6G043390 | AP2/ERF transcription factor | 无刺瘤Spineless | Guo ea al., |
| NS | Csa2G264590 | Auxin transport protein | 多毛Numerous spines | Liu et al., |
| MT | CsaV3_6G050410 | HD-DDT protein | 多毛Multiple trichomes | Yang et al., |
| CsMYB6 | Csa3G824850 | R2R3-MYB transcription factor | 过表达使果刺减少 Overexpression reduces fruit spines | Yang et al., |
| CsGA20ox1 | Csa5g172270 | Gibberellin oxidase | 过表达使果刺变短 Overexpression causes the fruit spine to shorten | Liu et al., |
| CsTRY | Csa5G139610 | R2R3-MYB transcription factor | 过表达使果刺减少 Overexpression reduces fruit spines | Yang et al., |
| CsTTG1 | Csa4Gm097650 | WD-repeat transcription factor | 过表达使果刺增加 Overexpression increases fruit spines | Chen et al., |
| CsHEC2 | Csa2G285890 | bHLH transcription factor | 刺瘤密度降低Reduced wart density | Wang et al., |
| CsSBS1 | Csa5G577350 | C2H2 zinc finger transcription factor | 小刺基Small spine base | Yang et al., |
| CsHY5 | CsaV3_2G031960 | bZIP transcription factor | 小刺基Small spine base | Zhao et al., |
| CsWOX3 | Csa6G301060 | HOMEODOMAIN domain and WUS domain | 大刺基Big spine base | Xu et al., |
| CsTM | Csa1G056960 | C-lectin receptor-like kinase | 小刺基Small spine base | Yang et al., |
| B2 | Csa4G003095 | R2R3-MYB transcription factor | 黑刺Black spine | 彭佳林 等, |
| TS | Csa1G056960 | C-lectin receptor-like kinase | 嫩刺Tender spines | Guo et al., |
| Tu | Csa016861 | C2H2 zinc finger transcription factor | 无果瘤Non-warty | Yang et al., |
图2 黄瓜II型表皮毛调控网络模式图 A:绿色方框代表调控黄瓜果刺起始和发育的基因调控网络。GL3/TRIL/FS1在上游调控GL1/MICT/TBH,GL1/MICT/TBH进一步通过不同激素途径或者其他分子机制调控果刺发育,同时有CsTRY、CsMYB6、MT、TS、B2等基因调控密度、硬度、颜色等其他果刺相关表型;B:黄棕色方框代表调控黄瓜果瘤发育的基因调控网络。Tu通过与其他不同类型基因间的互作等方式调控瘤的发育;C:蓝色方框代表黄瓜果刺基座的相关基因调控网络。分别以CsSBS1、CsWOX3、CsTM为中心形成了3种不同的调控机制
Fig. 2 Schematic diagram of the regulatory network for cucumber type II trichome development A:The green box represents the gene regulatory network controlling the initiation and development of cucumber fruit spines. GL3/TRIL/FS1 regulate GL1/MICT/TBH upstream,which further regulate spine development through different hormonal pathways or other molecular mechanisms. Additionally,genes such as CsTRY,CsMYB6,MT,TS,and B2 regulate other spine-related phenotypes such as density,hardness,and color. B:The tan box represents the gene regulatory network controlling the development of cucumber tubercules. Tu regulates tubercule development through interactions with other different types of genes and other means. C:The blue box represents the gene regulatory network related to the cucumber fruit spine base. Three different regulatory mechanisms are formed centered around CsSBS1,CsWOX3,and CsTM,respectively
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
|
| [6] |
|
| [7] |
|
|
陈阳. 2002. 新疆盐生植物生理生态适应性及硅提高植物抗盐作用机制的研究[博士论文]. 兰州: 甘肃农业大学.
|
|
| [8] |
|
|
陈玉茶. 2011. 营养物质和挥发性物质与黄瓜抗蚜的关系[硕士论文]. 泰安: 山东农业大学.
|
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
|
| [14] |
|
| [15] |
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
|
|
姬秀枝, 张青文, 刘小侠, 杨麦生. 2005. 不同黄瓜品种对烟粉虱成虫及产卵的影响//第五届生物多样性保护与利用高新科学技术国际研讨会暨昆虫保护、利用与产业化国际研讨会. 北京.
|
|
| [21] |
|
| [22] |
|
|
孔祥鑫, 刘媛媛, 杨伟男, 何美君, 金永玲. 2020. 不同黄瓜品种叶片形态特征对温室白粉虱偏好的影响. 中国植保导刊, 40(1):20-24.
|
|
| [23] |
|
|
雷关红. 2013. 无毛黄瓜抗蚜生理机理探究[硕士论文]. 泰安: 山东农业大学.
|
|
| [24] |
|
| [25] |
|
| [26] |
|
|
李田田, 姜文芝, 谷停停, 刘永月, 许建鹏, 刘桂军, 曹辰兴. 2016. 黄瓜叶片营养物质与抗蚜性的关系研究. 山东农业科学, 48(10):44-47,50.
|
|
| [27] |
|
| [28] |
|
|
刘金秋. 2017. 番茄SlHZ45基因在表皮毛发育中的角色[硕士论文]. 哈尔滨: 东北农业大学.
|
|
| [29] |
|
|
柳蕾, 孙健, 吴殿星, 舒小丽. 2015. 水稻光叶性状及表皮毛发育研究进展. 核农学报, 29(11):7.
|
|
| [30] |
|
| [31] |
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
|
刘永丽, 宋铁峰, 赵聚勇. 2013. 黄瓜种质资源的性型及经济学性状评价. 园艺与种苗,(9):22-25.
|
|
| [35] |
|
|
刘永月. 2016. 黄瓜无毛(gl)基因数量与抗蚜的关系[硕士论文]. 泰安: 山东农业大学.
|
|
| [36] |
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
|
|
彭佳林, 聂京涛, 曲美玲, 潘俊松, 何欢乐. 2015. 黄瓜果实黑刺基因的定位及候选基因多样性研究. 上海交通大学学报, 33(4):12-19.
|
|
| [43] |
|
|
普莉, 索金凤, 薛勇彪. 2003. 植物表皮毛发育的分子遗传控制. 遗传学报,(11):1078-1084.
|
|
| [44] |
|
| [45] |
|
| [46] |
|
| [47] |
|
|
孙情, 杨炎, 罗冬兰, 巴良杰. 2018. 黄瓜采后贮藏保鲜技术研究进展. 南方农业, 12(34):54-55,61.
|
|
| [48] |
|
| [49] |
|
| [50] |
|
| [51] |
|
| [52] |
|
|
王玉珏, 付秋实, 郑禾, 温常龙, 程琳, 赵冰, 郭仰东. 2010. 干旱胁迫对黄瓜幼苗生长、光合生理及气孔特征的影响. 中国农业大学学报, 15(5):12-18.
|
|
| [53] |
|
| [54] |
|
| [55] |
|
| [56] |
|
|
许建鹏. 2016. 黄瓜抗粉虱材料筛选及其对烟粉虱抗性机理的研究[硕士论文]. 泰安: 山东农业大学.
|
|
| [57] |
|
| [58] |
|
| [59] |
|
| [60] |
|
|
颜安. 2010. 增强UV-B辐射及盐胁迫对拟南芥表皮毛突变体的影响[硕士论文]. 兰州: 兰州大学.
|
|
| [61] |
|
| [62] |
|
| [63] |
|
| [64] |
|
| [65] |
|
| [66] |
|
| [67] |
|
| [68] |
|
| [69] |
|
| [70] |
|
| [71] |
|
| [72] |
|
| [73] |
|
|
张海洋. 2016. 黄瓜稀刺基因的定位、克隆及功能分析[博士论文]. 泰安: 山东农业大学.
|
|
| [74] |
|
| [75] |
|
| [76] |
|
| [77] |
|
| [78] |
|
| [79] |
|
|
周秀杰. 2007. 硅促进黄瓜幼苗抗旱作用机制研究[硕士论文]. 天津: 天津师范大学.
|
| [1] | 张作标, 许春梅, 柳景兰, 高嫱, 杨述, 刘思宇, 贾云鹤, 赵丹, 胡凯凤, 孟雪娇, 李金龙, 张雪岩. 黄瓜新品种‘绿春3号’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S2): 157-158. |
| [2] | 邓强, 王惠哲, 曹明明, 杨瑞环, 李波. 露地黄瓜新品种‘津优619’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S2): 159-160. |
| [3] | 王惠哲, 杨瑞环, 邓强, 曹明明. 抗黑星病黄瓜新品种‘津优325号’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S2): 161-162. |
| [4] | 胡继军, 邰连赛, 王天宇, 周 琦, 金海军. 黄瓜新品种‘短把申青’[J]. 园艺学报, 2025, 52(S1): 125-126. |
| [5] | 李媚晴, 罗思菲, 贾曜豪, 王维贵, 孙锦. 黄瓜脱镁螯合酶基因CsMDC表达分析及其调控叶绿素降解的功能验证[J]. 园艺学报, 2025, 52(6): 1463-1476. |
| [6] | 李强, 顾丽嫱, 窦雅静, 高永利, 赵玉倩, 陆亚茹, 宋小明. 黄瓜新品种‘多喜一号’[J]. 园艺学报, 2025, 52(6): 1681-1682. |
| [7] | 王瑞, 吴红霏, 张长远, 曹海顺, 谭德龙, 郭金菊, 王云龙, 王茹芳, 袁余, 吴廷全. CsPUB54与PmRXLR1互作负向调控黄瓜对疫病的抗性[J]. 园艺学报, 2025, 52(3): 591-602. |
| [8] | 张圣平, 董邵云, 官健涛, 苗晗, 刘小萍, 顾兴芳. 黄瓜抗病分子育种研究进展[J]. 园艺学报, 2025, 52(3): 773-791. |
| [9] | 温正阳, 孙靖博, 张梦夏, 张锋, 董春娟. 黄瓜CsCuAO家族基因鉴定及其在不定根形成中的作用研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 309-321. |
| [10] | 毛欣, 元文飞, 郭雨润, 徐欣欣, 李艺, 张毅, 苗妍秀, 白龙强, 李衍素. 日光温室黄瓜有机物料种植板栽培中有机物料腐解及根区和叶片养分含量的变化[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 439-452. |
| [11] | 丁常宗, 李磊, 姜振群, 申雨荷, 高素芹, 德吉央宗, 石延霞, 柴阿丽, 范腾飞, 孙先花, 李宝聚, 谢学文. 生防菌Pseudomonas koreensis ZF518的分离鉴定及对黄瓜棒孢叶斑病生防效果研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(12): 3346-3362. |
| [12] | 赵猛, 艾希珍, 戚成正, 毕焕改, 冯一清, 张晓伟. 低温循环诱导对日光温室黄瓜光合作用及产量的影响[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2748-2760. |
| [13] | 林黄昉, 程赛川, 林碧英, 陈琰臻, 叶惠澜, 邵卿卿, 林鸿辉, 翟挺楷, 王锴, 申宝营. 黄瓜嫁接愈合进程及相关影响因素研究进展[J]. 园艺学报, 2025, 52(10): 2799-2815. |
| [14] | 袁泉, 卢威, 王君, 陈茹, 李衍素, 于贤昌, 贺超兴, 孙敏涛, 闫妍. 日光温室不同土质灌水下限对早春黄瓜生长、产量和品质的影响[J]. 园艺学报, 2024, 51(6): 1377-1385. |
| [15] | 王文娇, 邢军杰, 申成丞, 李斌. 黄瓜蜡质基因CsCER1调控因子CsCOL5的筛选及其功能分析[J]. 园艺学报, 2024, 51(5): 1005-1016. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 2012 《园艺学报》编辑部 京ICP备10030308号-2 国际联网备案号 11010802023439
编辑部地址: 北京市海淀区中关村南大街12号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 邮编: 100081
电话: 010-82109523 E-Mail: yuanyixuebao@126.com
技术支持:北京玛格泰克科技发展有限公司