华中农业大学张俊红教授和赣南师范大学崔龙副教授合作解析栽培和部分野生番茄果实绿色成熟的主要调控机制

近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室番茄团队张俊红教授和赣南师范大学生命科学学院崔龙副教授在国际著名学术期刊《Journal of Experimental Botany》上发表了题为“Defective mutations of SlSGR1, SlPSY1 and MYB12 genes lead to formation of green ripe fruit in tomato”的研究论文，揭示了SlSGR1、SlPSY1和MYB12调控栽培和部分野生番茄果实绿色成熟的主要分子机制。

果实颜色是番茄重要的商品性状，受到类胡萝卜素合成途径和叶绿素降解途径相互作用的影响。现代栽培番茄成熟果实色彩丰富，但大部分野生番茄的果实成熟表现为绿色或灰绿色。虽然目前已经鉴定出多个调控番茄果实颜色发育的关键基因，但番茄果实由野生品种绿熟到栽培品种红熟的进化机制仍不清楚。在本研究发现了绿色成熟果实的番茄品种‘Lvbaoshi’（LBS）含有三个隐性位点， LBS果实的无色果皮是由SlMYB12基因启动子中的603 bp缺失引起的。另外两个位点的候选基因被鉴定为Stay-Green 1（SlSGR1）和Phytoene Synthase 1（SlPSY1）。在LBS中，sgr1处存在一个单核苷酸替换，导致mRNA拼接中断和翻译蛋白截短。在LBS的psy1位点的第一外显子中发现了一个反转座子插入，导致无法检测到PSY1基因表达。

通过RNA干扰（RNAi）共抑制SGR1和PSY1，将粉色果实转变为绿色成熟果实（图C）。在许多绿色或灰绿色成熟果实的野生番茄中，发现了PSY1中的氨基酸变化和SGR1启动子中的缺失。表达来自Solanum pennellii（潘那利野生番茄，果实绿色成熟）的ProSGR1::SGR1的转基因系无法将gf突变体（紫色果肉果实）番茄转变为红色果肉的果实（图D）。在LBS植株中过表达来自绿色成熟果实野生型番茄的PSY1基因，只能部分地恢复LBS绿色成熟果实表型（图D）。在紫色果肉（gf）番茄中，下调成熟抑制因子（RIN）基因，同样可产生绿色成熟果实，而超量表达CYC-B基因，则获得了黄色和绿色叠加果肉果实，为果实颜色新品种的选育提供了依据。这项工作揭示了栽培番茄和绿色成熟野生番茄果实颜色的调控新机制。

华中农业大学番茄团队张俊红教授为论文的通讯作者，赣南师范大学生命科学学院副教授崔龙（番茄组已出站博士后）为该论文的第一作者，赣南师范大学生命科学学院讲师郑方燕（番茄组已毕业博士）为该论文的共同第一作者，华中农业大学叶志彪教授和爱达荷大学植物科学系洪宗烈教授等参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金和国家大宗蔬菜产业技术体系项目的资助。JXB编辑部对本论文给予了高度关注，并邀请业内专家撰写发表了“Insight article”评论文章，论文指出该研究为栽培和野生番茄中控制果实颜色的独特调控机制提供了新的见解.

论文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erae095