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制方面取得新進展

    番茄是我國生產量最大和設施栽培面積最大的蔬菜作物，番茄產業(yè)的發(fā)展在促進農民增收、鄉(xiāng)村振興和農村經濟增長中發(fā)揮重要作用。但在番茄生產過程中易出現(xiàn)果實未成熟就脫落的現(xiàn)象，嚴重降低了番茄產量，造成生產中嚴重經濟損失。諸多研究表明植物激素生長素可以調節(jié)番茄花和果實脫落，但發(fā)育信號如何通過介導脫落進程中的生長素運輸進而調控脫落發(fā)生的分子機制仍不清楚。

    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。

    作者發(fā)現(xiàn)SlBEL11基因在果實離區(qū)高度表達，其表達量在果實發(fā)育過程中持續(xù)增加。通過RNA干擾技術 (RNAi) 降低SlBEL11表達導致果實發(fā)育的破色期 (Br) 和破色期后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植株的類黃酮生物合成途徑受損，大量類黃酮物質降低，其中槲皮素下降最多。由于槲皮素是一種生長素運輸?shù)囊种苿髡卟孪隨lBEL11可能通過調節(jié)果實的生長素流出來防止果實過早脫落。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，分子生物學證據(jù)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類黃酮生物合成的關鍵核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS?；谝陨辖Y果，作者提出了SlBEL11–SlMYB111模塊通過調節(jié)類黃酮生物合成來微調果實的生長素流出從而防止提早落果的分子模型。該研究豐富了果實脫落的調控網絡，為通過生物技術培育高產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、孟思達參與了該研究。中國農業(yè)大學傅達奇教授、美國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)大學李天來教授為本研究提供了重要指導。該研究得到了國家自然科學基金重大項目、重點項目及國家自然科學基金等項目的經費支持。

文章中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色試劑盒。