JIPB [2022 IF 11.4]沈阳农业大学齐明芳/许涛教授团队在番茄脱落调控机制方面取得新进展

    番茄是我国生产量最大和设施栽培面积最大的蔬菜作物，番茄产业的发展在促进农民增收、乡村振兴和农村经济增长中发挥重要作用。但在番茄生产过程中易出现果实未成熟就脱落的现象，严重降低了番茄产量，造成生产中严重经济损失。诸多研究表明植物激素生长素可以调节番茄花和果实脱落，但发育信号如何通过介导脱落进程中的生长素运输进而调控脱落发生的分子机制仍不清楚。

    近日，沈阳农业大学齐明芳/许涛教授团队在JIPB上发表了题为“SlBEL11 regulates flavonoid biosynthesis, thus fine-tuning auxin efflux to prevent premature fruit drop in tomato”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13627)，揭示了番茄BEL转录因子家族成员SlBEL11通过调控类黄酮生物合成，从而微调生长素流出以防止番茄提早落果的分子机制。

    作者发现SlBEL11基因在果实离区高度表达，其表达量在果实发育过程中持续增加。通过RNA干扰技术 (RNAi) 降低SlBEL11表达导致果实发育的破色期 (Br) 和破色期后3天 (Br+3) 的果实大量提早脱落。转录组和代谢组分析表明SlBEL11-RNAi植株的类黄酮生物合成途径受损，大量类黄酮物质降低，其中槲皮素下降最多。由于槲皮素是一种生长素运输的抑制剂，作者猜想SlBEL11可能通过调节果实的生长素流出来防止果实过早脱落。为了证明这一猜想，作者使用槲皮素处理SlBEL11-RNAi植株，发现可以抑制SlBEL11-RNAi植株提前落果的表型。此外，分子生物学证据证明了SlBEL11可以直接调控MYB家族转录因子SlMYB111的表达，而SlMYB111可以直接结合并激活四个类黄酮生物合成的关键核心基因SlCHS1、SlCHI、SlF3H和SlFLS。基于以上结果，作者提出了SlBEL11–SlMYB111模块通过调节类黄酮生物合成来微调果实的生长素流出从而防止提早落果的分子模型。该研究丰富了果实脱落的调控网络，为通过生物技术培育高产抗脱落的番茄品种奠定了基础。

    沈阳农业大学已毕业博士研究生董秀芬和博士研究生刘显凤为该论文的第一作者。齐明芳教授和许涛教授为该论文的通讯作者。博士后成丽娜，博士研究生李瑞祯、葛思琪、王赛、蔡月、刘洋、孟思达参与了该研究。中国农业大学傅达奇教授、美国加州大学戴维斯分校蒋才忠教授、挪威施春林博士及沈阳农业大学李天来教授为本研究提供了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、重点项目及国家自然科学基金等项目的经费支持。

文章中GUS染色使用了RTU4032 GUS染色试剂盒。