JIPB | ​华南农业大学园艺学院陈日远教授课题组发现番茄多心室形成调控的新机制

畸形果是果菜类蔬菜中常见的一种现象，严重影响果实的外观品质和食用价值。番茄（Solanum lycopersicum）是世界范围内最重要的蔬菜作物之一，同时也是研究果实发育与成熟调控的理想模式植物。在茄果类蔬菜中，番茄最容易产生畸形果。番茄的心室数是影响果实大小性状和畸形果发生率的重要因素，心室数越多，果实越大，畸形果发生率越高。因此，研究番茄心室形成的调控机制具有重要理论和实际价值。心室的形成与茎尖分生组织的分化与维持密切相关，茎尖分生组织的变大常引起心室数量的增多。在番茄中控制多心室形成的关键基因位点lc和fas分别定位于WUSCHEL和CLAVATA3基因内。研究发现，WUS-CLV在茎尖分生组织的分化和维持中起到核心的调控作用，该负反馈环通路发生改变将导致茎尖组织变大，心室数量增多。然而，目前对茎尖分生组织的发育与多心室形成的关系认知仍有很多不足。

JIPB近日在线发表了华南农业大学园艺学院陈日远教授课题组题为“The SlTPL3–SlWUS Module Regulates Multi-locule Formation in Tomato by Modulating Auxin and Gibberellin Levels in the Shoot Apical Meristem”（https://doi.org/10.1111/jipb‍.13347）的研究论文。该研究发现番茄中的TOPLESS转录共抑制子SlTPL3能够与SlWUS互作形成复合物，通过调控茎尖分生组织（SAM）中的GA和IAA水平来调节SAM组织的大小从而影响番茄心室的数量。

转录共抑制子SlTPL3在番茄茎尖分生组织的分化过程中稳定高表达，并与SlWUS的表达具有相关性。SlTPL3基因的沉默导致茎尖分生组织变大，果实心室数量增加，果实变大，并且雄蕊、萼片以及花瓣等花器官的数量增多；同时该基因敲除植株也产生了多心室番茄。RNA-seq分析发现茎尖分生组织中差异表达的基因显著富集在IAA响应、GA合成代谢等途径。外源IAA以及GA合成抑制剂PAC处理恢复了SlTPL3RNAi植株多心室的表型，说明SlTPL3调控多心室的形成与茎尖IAA、GA水平相关。SlTPL3定位于细胞核并与转录因子SlWUS互作，SlTPL3和SlWUS蛋白的相互作用增强了SlWUS对下游靶基因SlPIN3、SlGA2ox1的抑制和激活作用。因此，SlTPL3-SlWUS模块通过调控SlPIN3和SlGA2ox1介导IAA分布和GA水平来维持SAM的大小，SlTPL3的沉默导致了该模块的改变从而引起SAM的增大，导致多心室的形成。该结果揭示了SlTPL3-SlWUS作为维持SAM大小的关键调控因子在多心室形成的过程中发挥重要功能，为多心室形成的机制提供了新见解，具有重要意义。

华南农业大学园艺学院宋世威教授为本论文的第一作者，郝彦伟副研究员为通讯作者。华南农业大学陈日远教授，法国图卢兹大学Mondher Bouzayen教授、Mohammed Zouine 副教授和胡国建博士也参与了该工作。华南农业大学已毕业硕士生黄彬彬和潘赞霖进行了具体的试验研究。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及广州市科技计划项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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