近日，东北农业大学园艺园林学院瓜类分子育种团队屈淑平教授在国际知名期刊《Plant Physiology》（植物生理）（五年IF=7.6，中科院1区Top期刊）在线发表了“The calcium-dependent protein kinase CmaCPK4 regulates sex determination in pumpkin (Cucurbita maxima D.)”的研究论文。在这项研究中，研究人员通过正向遗传学方法成功定位并克隆了控制印度南瓜强雌性状的关键基因CmaCPK4，并对其作用机制进行了深入解析。这一发现为葫芦科作物，特别是南瓜的性别决定调节提供了重要的基因资源，对理解其性别表达和产量提升具有重大意义。
南瓜作为一种世界范围内广泛种植的一年生蔓草，是重要的园艺作物之一。在南瓜属植物中，主要存在雌雄同株异花的现象，即同一植株上分别开有雌花和雄花，而雌花的数量和出现时间直接关系到南瓜的产量。因此，培育强雌性的南瓜品种不仅能够显著增加产量，还能提高制种效率和杂交种的纯度，成为当前南瓜育种的重要目标。然而，之前关于南瓜强雌性状的基因控制机制尚未被充分揭示。
本研究通过遗传分析、全基因组重测序以及分子标记辅助选择，确认了由于CmaCPK4基因启动子区域的一个逆转录转座子插入导致了强雌表型的形成。为了进一步验证这一点，研究人员创建了携带强雌性状sg1位点等位基因的近等基因系（NILs），并在这些品系中观察到了雌花比例和顶芽乙烯含量的显著增加。此外，当在黄瓜中过表达CmaCPK4时，同样也观察到了雌花比例的增加。
为了更深入地了解CmaCPK4如何调控南瓜的性别决定，研究团队还进行了荧光素酶互补成像、双分子荧光互补、pull-down实验和体外磷酸化试验。结果表明，CmaCPK4与乙烯合成中的关键酶CmaACS5和CmaACS7相互作用，并对其进行磷酸化修饰，从而增加了强雌系中乙烯的水平，进而影响了南瓜的性别决定。
总之，这项研究表明了CPK4-ACS5/ACS7模块在南瓜性别决定过程中的重要作用，为高产南瓜品种的精准高效培育提供了理论基础和技术支持，同时也扩展了我们对于葫芦科作物性别决定调控网络的理解。
东北农业大学园艺园林学院屈淑平教授和西北农林科技大学园艺学院李征教授为该论文通讯作者，东北农业大学园艺园林学院已毕业博士生王超杰（农学院作物学博士后）为第一作者。园艺园林学院副教授王云莉，研究生王桂超、张珂、刘喆等参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金项目（32072590、32272723）的资助。
第一作者：王超杰，园艺园林学院已毕业博士研究生，现为东北农业大学农学院作物学全职博士后，主要从事南瓜育种及分子生物学领域相关研究。主持国家自然科学基金青年基金1项。以第一作者/共同第一作者在Plant Physiology、Theoretical and Applied Genetics、Scientia Horticulturae等期刊发表SCI论文5篇。授权国家发明专利2项。
通讯作者：屈淑平、三级教授，博士生导师，中国园艺学会南瓜研究分会副理事长，黑龙江南瓜协同创新产业体系岗位专家，主要从事南瓜育种及分子生物学领域相关研究。主持国家重点研发计划、农业部公益性行业（农业）科研专项、国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金重点项目等项目共计10余项。以第一作者/通讯作者在Plant Physiology、Theoretical and Applied Genetics、Plant Science等期刊发表SCI论文21篇。授权国家发明专利7项，审定南瓜新品种4个。
