近日，番茄品質和抗逆調(diào)控機制與遺傳改良團隊梁燕教授課題組在 《The Plant Journal》期刊上發(fā)表了題為 “Phytochrome-interacting factor 1b (SlPIF1b) affects the fruit quality of tomato by regulating chloroplast development”的研究論文。園藝學院已畢業(yè)博士研究生王晉和在讀博士生Muhammad Mehran Abbas為論文的共同第一作者，梁燕教授為通訊作者。
該研究利用 EMS誘變獲得了一個由光敏色素互作因子SlPIF1b突變引起的番茄綠果肩突變體GS，其果實肩部呈深綠色，葉綠體發(fā)育增強。通過RNA-seq和基因分型分析，發(fā)現(xiàn)SlPIF1b的啟動子存在-21bp (A→T)突變位點，導致SlPIF1b核心轉錄元件TATA-box缺失，從而抑制SlPIF1b的轉錄。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，在GS中過表達SlPIF1b抑制了果實葉綠體的發(fā)育，導致果實的肩部顏色變淺，葉綠素含量降低，光合作用活性降低，淀粉積累減少，果實成熟后品質下降（圖1）。SlPIF1b的下調(diào)表達顯著促進了果實葉綠體的發(fā)育和功能，從而增加了葉綠素和類胡蘿卜素的積累（圖2）。
圖1 SlPIF1b負調(diào)控番茄果實葉綠體發(fā)育和葉綠素合成
圖2 SlPIF1b的VIGS沉默對番茄果實的影響
根據(jù)RNA-seq和轉錄活性分析，推測SlPIF1b可能與SlGLK2、SlTKN4、SlCAO1a、SlPOR1、SlPOR3、SlCAB1和SlCAB1b啟動子中的G/PBE-box元件結合，導致其表達受到抑制（圖3）。
圖3 SLPIF1b抑制與葉綠體發(fā)育和葉綠素合成相關的基因的表達
該研究揭示了SlPIF1b調(diào)控番茄果實葉綠體發(fā)育和葉綠素合成的具體調(diào)控機制，SlPIF1b轉錄抑制促進了葉綠體的發(fā)育和綠果肩的形成，增加了葉綠素的積累，改善了光合作用和最終果實的品質，為番茄品質改良提供了寶貴的遺傳資源和理論依據(jù)。
該研究得到“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0101703）、陜西省重點研發(fā)計劃項目（2019ZDLNY03-05）和西安市重點農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術研發(fā)項目（24NYGG0006）等項目資助。園藝學院園藝科學研究中心為該研究提供了技術支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/tpj.70680
