JIPB [2022 IF 11.4]沈陽農業大學齊明芳/許濤教授團隊在番茄脫落調控機制方面取得新進展
番茄(qie)(qie)是(shi)我國(guo)生產(chan)量最大和(he)設施栽培面(mian)積(ji)最大的(de)蔬菜作物，番茄(qie)(qie)產(chan)業的(de)發展在促進農民增收、鄉村振(zhen)興和(he)農村經濟(ji)增長(chang)中(zhong)(zhong)發揮重要作用。但(dan)在番茄(qie)(qie)生產(chan)過程(cheng)中(zhong)(zhong)易出現果實未成(cheng)熟(shu)就(jiu)脫落(luo)的(de)現象，嚴重降低(di)了番茄(qie)(qie)產(chan)量，造(zao)成(cheng)生產(chan)中(zhong)(zhong)嚴重經濟(ji)損失(shi)。諸多研(yan)究表明植物激素(su)生長(chang)素(su)可以調(diao)(diao)節番茄(qie)(qie)花和(he)果實脫落(luo)，但(dan)發育信號如(ru)何通過介導脫落(luo)進程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)生長(chang)素(su)運輸進而調(diao)(diao)控脫落(luo)發生的(de)分子機制仍不清楚。
近日，沈陽農業大學齊明芳/許濤教授團隊在JIPB上發表了題為“SlBEL11 regulates flavonoid biosynthesis, thus fine-tuning auxin efflux to prevent premature fruit drop in tomato”的研究論文 ()，揭示了番茄BEL轉錄因子家族成員SlBEL11通過調控類黃酮生物合成，從而微調生長素流出以防止番茄提早落果的分子機制。
作(zuo)者(zhe)發現SlBEL11基因在(zai)果(guo)實(shi)離區高度表達(da)，其表達(da)量在(zai)果(guo)實(shi)發育(yu)過(guo)程(cheng)中持續增加。通過(guo)RNA干擾技(ji)術 (RNAi) 降低SlBEL11表(biao)達(da)導致(zhi)果實發育的破色期(qi) (Br) 和破色期(qi)后(hou)3天 (Br+3) 的果實大量提早(zao)脫落(luo)。轉(zhuan)錄組和代謝組分析表(biao)明SlBEL11-RNAi植株的類(lei)黃酮(tong)生物(wu)合(he)成途徑(jing)受(shou)損，大量類(lei)黃酮(tong)物(wu)質降低，其中槲(hu)(hu)皮素(su)下降最(zui)多。由于槲(hu)(hu)皮素(su)是一(yi)種生長(chang)素(su)運(yun)輸(shu)的抑制劑，作者(zhe)猜想SlBEL11可能通過調節果(guo)實(shi)的生長(chang)素(su)流(liu)出(chu)來防止(zhi)果(guo)實(shi)過早脫落。為了證明這一(yi)猜想，作者(zhe)使用(yong)槲(hu)(hu)皮素(su)處(chu)理SlBEL11-RNAi植株，發(fa)現可(ke)以(yi)抑制SlBEL11-RNAi植株(zhu)提(ti)前(qian)落果的表(biao)型。此外，分子生物學證據證明了(le)SlBEL11可(ke)以直接調控MYB家族轉錄因子SlMYB111的表達(da)，而SlMYB111可以直接結合并(bing)激(ji)活四個類黃酮生物(wu)合成的關鍵核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS。基(ji)于以(yi)上結(jie)果(guo)，作者提出(chu)了SlBEL11–SlMYB111模塊通過調節(jie)類(lei)黃酮生(sheng)物(wu)合成來微(wei)調果(guo)實(shi)的(de)生(sheng)長(chang)素(su)流出(chu)從而防止提早(zao)落果(guo)的(de)分子模型。該研究豐富了果(guo)實(shi)脫落的(de)調控(kong)網絡，為通過生(sheng)物(wu)技(ji)術培育高產抗脫落的(de)番茄品種奠定了基(ji)礎。
沈陽農業大學已畢(bi)業博士研究生董秀芬和(he)博(bo)士研究生劉顯鳳為該論文的(de)第一作者。齊明芳教授和許濤教授為(wei)該(gai)論文的通訊作者(zhe)。博(bo)士后成麗娜(na)，博士研(yan)究生(sheng)李瑞禎、葛思琪、王賽、蔡月、劉洋、孟思達(da)參與了該研究。中國農(nong)業大學傅達奇教(jiao)授、美國加州大學戴維斯分校蔣才忠教授(shou)、挪威(wei)施春林博士及(ji)沈(shen)陽農業大(da)學李天來教授為(wei)本研究(jiu)提供(gong)了重要指導。該研究(jiu)得(de)到了國(guo)家自然(ran)科學基(ji)金(jin)(jin)重大項(xiang)(xiang)目(mu)、重點項(xiang)(xiang)目(mu)及國(guo)家自然(ran)科學基(ji)金(jin)(jin)等(deng)項(xiang)(xiang)目(mu)的經(jing)費(fei)支持(chi)。
文章中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。
