JIPB [2022 IF 11.4]沈陽農業(yè)大學齊明芳/許濤教授團隊在番茄脫落調控機(jī)制方面取得新進展

    番茄是我國(guó)生(shēng)産量最大和設施栽培面積最大的蔬菜作物(wù)，番茄産業(yè)的發展在促進農民(mín)增收、鄉村(cūn)振興和農村(cūn)經濟增長(cháng)中發揮重要作用。但在番茄生(shēng)産過程中易出現果實未成熟就(jiù)脫落的現象，嚴重降低(dī)了番茄産量，造成生(shēng)産中嚴重經濟損失。諸多(duō)研究表明植物(wù)激素生(shēng)長(cháng)素可以調節番茄花和果實脫落，但發育信号如何通(tōng)過介導脫落進程中的生(shēng)長(cháng)素運輸進而調控脫落發生(shēng)的分子機(jī)制仍不清楚。

    近日，沈陽農業(yè)大學齊明芳/許濤教授團隊在JIPB上(shàng)發表了題為(wèi)“SlBEL11 regulates flavonoid biosynthesis, thus fine-tuning auxin efflux to prevent premature fruit drop in tomato”的研究論文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13627)，揭示了番茄BEL轉錄因子家族成員(yuán)SlBEL11通(tōng)過調控類黃酮生(shēng)物(wù)合成，從(cóng)而微調生(shēng)長(cháng)素流出以防止番茄提早落果的分子機(jī)制。

    作者發現SlBEL11基因在果實離區高(gāo)度表達，其表達量在果實發育過程中持續增加。通(tōng)過RNA幹擾技(jì)術(shù) (RNAi) 降低(dī)SlBEL11表達導緻果實發育的破色期 (Br) 和破色期後3天 (Br+3) 的果實大量提早脫落。轉錄組和代謝組分析表明SlBEL11-RNAi植株的類黃酮生(shēng)物(wù)合成途徑受損，大量類黃酮物(wù)質降低(dī)，其中槲皮素下(xià)降最多(duō)。由于槲皮素是一(yī)種生(shēng)長(cháng)素運輸的抑制劑，作者猜想SlBEL11可能(néng)通(tōng)過調節果實的生(shēng)長(cháng)素流出來防止果實過早脫落。為(wèi)了證明這一(yī)猜想，作者使用槲皮素處理SlBEL11-RNAi植株，發現可以抑制SlBEL11-RNAi植株提前落果的表型。此外，分子生(shēng)物(wù)學證據證明了SlBEL11可以直接調控MYB家族轉錄因子SlMYB111的表達，而SlMYB111可以直接結合并激活四個(gè)類黃酮生(shēng)物(wù)合成的關鍵核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS。基于以上(shàng)結果，作者提出了SlBEL11–SlMYB111模塊通(tōng)過調節類黃酮生(shēng)物(wù)合成來微調果實的生(shēng)長(cháng)素流出從(cóng)而防止提早落果的分子模型。該研究豐富了果實脫落的調控網絡，為(wèi)通(tōng)過生(shēng)物(wù)技(jì)術(shù)培育高(gāo)産抗脫落的番茄品種奠定了基礎。

    沈陽農業(yè)大學已畢業(yè)博士研究生(shēng)董秀芬和博士研究生(shēng)劉顯鳳為(wèi)該論文的第一(yī)作者。齊明芳教授和許濤教授為(wèi)該論文的通(tōng)訊作者。博士後成麗娜，博士研究生(shēng)李瑞祯、葛思琪、王賽、蔡月(yuè)、劉洋、孟思達參與了該研究。中國(guó)農業(yè)大學傅達奇教授、美國(guó)加州大學戴維斯分校蔣才忠教授、挪威施春林博士及沈陽農業(yè)大學李天來教授為(wèi)本研究提供了重要指導。該研究得到(dào)了國(guó)家自(zì)然科學基金重大項目、重點項目及國(guó)家自(zì)然科學基金等項目的經費(fèi)支持。

文章中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。