Forschungen haben einen einzelnen Transkriptionsfaktor, CsNPF1, identifiziert, der sowohl die Bildung parthenokarpischer Früchte als auch die Bitterkeit bei Gurken reguliert. Diese Entdeckung stammt aus der genetischen Kartierung eines natürlichen nicht-parthenokarpischen Mutanten, genannt npf1, der in der Gurkenlinie 10Y gefunden wurde.
Der npf1-Mutant zeigt einen Verlust der Parthenokarpie, also die Fähigkeit einer Pflanze, Früchte ohne Befruchtung zu produzieren. Die Studie ergab, dass während die Wildtyp-10Y-Früchte ohne Bestäubung erheblich wachsen, die Früchte von npf1 aufhören zu wachsen, was zu Fruchtabortion führt. Anatomische Analysen zeigten, dass die Entwicklung der Samenanlagen bei npf1 gestoppt wurde, was die normale Fruchtbildung verhinderte.
Um das genetische Lokus zu bestimmen, das mit dem npf1-Phänotyp verbunden ist, führten die Forscher eine gruppierte Segregationsanalyse durch und identifizierten eine 5-Mb-Region auf Chromosom 6. Weitere Analysen reduzierten dies auf eine Region von 378,6 kb, die 50 protein-codierende Gene enthält. Unter diesen wurde CsNPF1 gefunden, das spezifisch im Sprossapex und Ovar von Wildtyp-Pflanzen, jedoch nicht im npf1-Mutanten, exprimiert wird.
CsNPF1 kodiert für einen Transkriptionsfaktor, der zur Familie der APETALA2/Ethylene Responsive Factor (AP2/ERF) gehört, und spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Genexpression, die am Fruchtwachstum beteiligt ist. Die Studie zeigte auch, dass eine Deletion im CsNPF1-Gen im npf1-Mutanten für dessen nicht-parthenokarpischen Phänotyp verantwortlich ist.
Darüber hinaus untersuchte die Forschung die Auswirkungen von CsNPF1 auf die Fruchtqualität und stellte fest, dass die npf1-Früchte signifikant bitterer sind als die des Wildtyps. Diese Bitterkeit steht im Zusammenhang mit höheren Gehalten an Cucurbitacin C, einer Verbindung, die für den bitteren Geschmack bei Gurken verantwortlich ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass CsNPF1 nicht nur die Fruchtentwicklung beeinflusst, sondern auch die sensorischen Eigenschaften der Früchte.
Insgesamt bietet die Identifizierung von CsNPF1 ein potenzielles Ziel für zukünftige Züchtungsprogramme zur Verbesserung der Fruchtqualität und des Ertrags bei Gurken.