黄瓜作为夏天常用食物沙拉和三明治中的常见食材，不仅是深受欢迎的经济作物，更是推动基因组研究不断前行的重要模式植物。
近日，英国约翰英纳斯中心（John Innes Centre）与中国农业科学院联合开展的一项研究成果发表于《Cell》期刊上。该研究通过多项实验与基因组学分析，从分子层面揭示了短小、味苦的野生黄瓜与修长的栽培黄瓜在果实形态上的关键差异。该研究有望推动作物育种迈入更高精度、更强定向的新阶段，为培育高产高效的优质作物品种提供理论支撑和技术路径。
两个在遗传上互作的基因共同控制黄瓜果实变长。
图片来源： Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.06.007
目前，大多数作物育种策略仍聚焦于DNA序列中编码蛋白质的突变。蛋白质是生命活动的主要承担者，直接影响果实长短、口感甜苦、种子形状等关键性状。然而，编码蛋白质的基因只占整个基因组的极小一部分。越来越多证据表明，非编码区域——这些不直接合成蛋白质的DNA片段——也在调控复杂性状方面发挥着至关重要的作用。“同义突变”（synonymous mutations）便是其中的代表。由于这类突变并不改变蛋白质的氨基酸序列，过去常被视为“沉默”且无生物学功能。但近年来研究显示，它们可能参与细胞层面的调控过程，不过它们是否会影响多细胞生物的表型性状，尚无确凿证据。
此次研究首次证明，一个看似“沉默”的基因突变，能够通过改变RNA分子的结构和功能，实质性地影响果实形态的形成。研究团队借助对多个黄瓜种群的基因组变异图谱分析，确定了“果实长度”是黄瓜驯化过程中的关键性状之一。
进一步的分子与遗传学实验发现，在黄瓜驯化过程中，一个基因中的单一同义突变，成为果实拉长的关键驱动力，使黄瓜果实长度最多可增长约70%。更令人惊讶的是，这一突变并未改变蛋白质本身，而是通过重构RNA的二级结构，抑制野生黄瓜中控制“短果”性状的蛋白质表达，最终促成果实的显著变长。
图中数据表明ACS2基因中的一个单一同义突变（1287 C>T）是黄瓜驯化过程中果实伸长的关键驱动因子。这个突变消除了一个m⁶A RNA修饰位点，同时重塑RNA结构以抑制翻译，降低ACS2翻译和乙烯水平，导致果实长度增加高达70%。
图片来源：约翰英纳斯中心（John Innes Centre）。
“一个微小的‘沉默’突变，过去被认为无关紧要，却成为现代黄瓜变长的关键。” 论文第一作者、约翰英纳斯中心张月莹博士表示，“这个长期被视为中性的遗传变异，竟能通过影响RNA调控网络，直接塑造作物的驯化性状。”
这一研究不仅为黄瓜果实形态的演化提供了全新解释，也为作物分子育种打开了新的视角。特别是在果实大小等直接关联产量和市场价值的重要性状上，具有显著的应用潜力。更重要的是，该研究为探索“同义突变”在性状形成中的作用提供了坚实理论基础，并为未来利用基因编辑等精准育种技术优化多种作物性状提供了新方向。
本研究由英国约翰英纳斯中心丁一倞教授团队、中国农业科学院蔬菜花卉研究所杨学勇教授团队，以及中国农业科学院院长、英国皇家学会会士黄三文院士团队共同完成。
文章题目：
How cucumbers got longer, and why it's a big deal for farming
原文链接：
https://phys.org/news/2025-07-cucumbers-longer-big-farming.html
