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

    番茄是我國(guó)生(shēng)産量最大(dà)和設施栽培面積最大(dà)的蔬菜作(zuò)物，番茄産業的發展在促進農民(mín)增收、鄉村振興和農村經濟增長中發揮重要作(zuò)用。但(dàn)在番茄生(shēng)産過程中易出現果實未成熟就(jiù)脫落的現象，嚴重降低了番茄産量，造成生(shēng)産中嚴重經濟損失。諸多研究表明植物激素生(shēng)長素可(kě)以調節番茄花和果實脫落，但(dàn)發育信号如(rú)何通過介導脫落進程中的生(shēng)長素運輸進而調控脫落發生(shēng)的分(fēn)子機(jī)制仍不清楚。

    近日(rì)，沈陽農業大(dà)學齊明芳/許濤教授團隊在JIPB上發表了題爲“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通過調控類黃(huáng)酮生(shēng)物合成，從(cóng)而微調生(shēng)長素流出以防止番茄提早落果的分(fēn)子機(jī)制。

    作(zuò)者發現SlBEL11基因在果實離(lí)區高度表達，其表達量在果實發育過程中持續增加。通過RNA幹擾技術(shù) (RNAi) 降低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(dà)量提早脫落。轉錄組和代謝組分(fēn)析表明SlBEL11-RNAi植株的類黃(huáng)酮生(shēng)物合成途徑受損，大(dà)量類黃(huáng)酮物質降低，其中槲皮素下降最多。由于槲皮素是一種生(shēng)長素運輸的抑制劑，作(zuò)者猜想SlBEL11可(kě)能通過調節果實的生(shēng)長素流出來(lái)防止果實過早脫落。爲了證明這一猜想，作(zuò)者使用槲皮素處理(lǐ)SlBEL11-RNAi植株，發現可(kě)以抑制SlBEL11-RNAi植株提前落果的表型。此外，分(fēn)子生(shēng)物學證據證明了SlBEL11可(kě)以直接調控MYB家族轉錄因子SlMYB111的表達，而SlMYB111可(kě)以直接結合并激活四個類黃(huáng)酮生(shēng)物合成的關鍵核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS。基于以上結果，作(zuò)者提出了SlBEL11–SlMYB111模塊通過調節類黃(huáng)酮生(shēng)物合成來(lái)微調果實的生(shēng)長素流出從(cóng)而防止提早落果的分(fēn)子模型。該研究豐富了果實脫落的調控網絡，爲通過生(shēng)物技術(shù)培育高産抗脫落的番茄品種奠定了基礎。

    沈陽農業大(dà)學已畢業博士研究生(shēng)董秀芬和博士研究生(shēng)劉顯鳳爲該論文的第一作(zuò)者。齊明芳教授和許濤教授爲該論文的通訊作(zuò)者。博士後成麗娜，博士研究生(shēng)李瑞祯、葛思琪、王賽、蔡月、劉洋、孟思達參與了該研究。中國(guó)農業大(dà)學傅達奇教授、美國(guó)加州大(dà)學戴維斯分(fēn)校(xiào)蔣才忠教授、挪威施春林博士及沈陽農業大(dà)學李天來(lái)教授爲本研究提供了重要指導。該研究得(de)到了國(guó)家自(zì)然科(kē)學基金重大(dà)項目、重點項目及國(guó)家自(zì)然科(kē)學基金等項目的經費支持。

文章(zhāng)中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。