JIPB [2022 IF 11.4]沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)齊明芳/許濤教授團(tuán)隊(duì)在番茄脫落調(diào)控機(jī)制方面取得新進(jìn)展

    番茄是我國生產(chǎn)量最大和設(shè)施栽培面積最大的蔬菜作物，番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在促進(jìn)農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)增長中發(fā)揮重要作用。但在番茄生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)果實(shí)未成熟就脫落的現(xiàn)象，嚴(yán)重降低了番茄產(chǎn)量，造成生產(chǎn)中嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。諸多研究表明植物激素生長素可以調(diào)節(jié)番茄花和果實(shí)脫落，但發(fā)育信號(hào)如何通過介導(dǎo)脫落進(jìn)程中的生長素運(yùn)輸進(jìn)而調(diào)控脫落發(fā)生的分子機(jī)制仍不清楚。

    近日，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)齊明芳/許濤教授團(tuán)隊(duì)在JIPB上發(fā)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 (https://doi.org/10.1111/jipb.13627)，揭示了番茄BEL轉(zhuǎn)錄因子家族成員SlBEL11通過調(diào)控類黃酮生物合成，從而微調(diào)生長素流出以防止番茄提早落果的分子機(jī)制。

    作者發(fā)現(xiàn)SlBEL11基因在果實(shí)離區(qū)高度表達(dá)，其表達(dá)量在果實(shí)發(fā)育過程中持續(xù)增加。通過RNA干擾技術(shù) (RNAi) 降低SlBEL11表達(dá)導(dǎo)致果實(shí)發(fā)育的破色期 (Br) 和破色期后3天 (Br+3) 的果實(shí)大量提早脫落。轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析表明SlBEL11-RNAi植株的類黃酮生物合成途徑受損，大量類黃酮物質(zhì)降低，其中槲皮素下降最多。由于槲皮素是一種生長素運(yùn)輸?shù)囊种苿?，作者猜想SlBEL11可能通過調(diào)節(jié)果實(shí)的生長素流出來防止果實(shí)過早脫落。為了證明這一猜想，作者使用槲皮素處理SlBEL11-RNAi植株，發(fā)現(xiàn)可以抑制SlBEL11-RNAi植株提前落果的表型。此外，分子生物學(xué)證據(jù)證明了SlBEL11可以直接調(diào)控MYB家族轉(zhuǎn)錄因子SlMYB111的表達(dá)，而SlMYB111可以直接結(jié)合并激活四個(gè)類黃酮生物合成的關(guān)鍵核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS。基于以上結(jié)果，作者提出了SlBEL11–SlMYB111模塊通過調(diào)節(jié)類黃酮生物合成來微調(diào)果實(shí)的生長素流出從而防止提早落果的分子模型。該研究豐富了果實(shí)脫落的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為通過生物技術(shù)培育高產(chǎn)抗脫落的番茄品種奠定了基礎(chǔ)。

    沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)已畢業(yè)博士研究生董秀芬和博士研究生劉顯鳳為該論文的第一作者。齊明芳教授和許濤教授為該論文的通訊作者。博士后成麗娜，博士研究生李瑞禎、葛思琪、王賽、蔡月、劉洋、孟思達(dá)參與了該研究。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)傅達(dá)奇教授、美國加州大學(xué)戴維斯分校蔣才忠教授、挪威施春林博士及沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)李天來教授為本研究提供了重要指導(dǎo)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目及國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。

文章中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。