番茄NAC转录因子SlNAP1直接调控赤霉素依赖性的果实成熟的研究新进展
2024-07-04 来源:本站 点击次数:2007
近日，甘肃农业大学园艺学院廖伟彪团队，在番茄 NAC 转录因子 SlNAP1 直接调控赤霉素依赖性的果实成熟的研究中，取得了新进展，相关研究成果已经发表在国际知名期刊《Cellular & molecular biology letters》（IF=9.2、一区期刊）上。
在番茄（Solanum lycopersicum）的生长过程中，其果实的成熟是由成熟相关基因通过选择性表达来进行调控的，该过程受转录因子（TFs）控制。在各种植物特异性TF家族中，无顶端分生组织（NAM）、拟南芥激活因子1/2（ATAF1/2）以及杯状子叶2（CUC2;NAC）TF家族尤为显著，在植物生理活动中发挥着重要作用，如果实成熟（FR）。尽管在番茄基因组中发现了许多NAC基因，但关于NAC成员对FR影响的信息有限，并且缺乏对其靶基因的研究。
在高等植物的生长和发育过程中，赤霉素（GA）是一种至关重要的的植物激素，在植物生长的各个关键阶段，如种子发芽、叶片展开、开花、结果以及后续的生长过程中，都发挥着作用。因此，众多研究都聚焦于探讨GA对种子发育和果实生长的影响。
研究发现，利用 GA 可以提高抗坏血酸、可溶性固形物和果实重量的浓度，从而改善番茄果实的坚实度。研究还表明，通过过表达番茄果实组织中的 GA 分解基因 SlGA2ox1 来抑制 GA 的水平，可能会导致早熟，这表明 GA 在番茄的 FR 过程中起着负面作用。而番茄基因组中存在三种GA受体，分别是SlGID1a、SlGID1b1和SlGID1b2，这些受体被认为介导特定的GA反应。尽管已有研究指出某些TFs可能参与了FR中GA的调控，但对于其详细的调控机制，特别是NAC TFs 的调控机制，目前仍缺乏深入的了解。
在这项研究中，作者重点关注了SlNAP1，这是一种正向影响番茄FR的NAC TF。利用CRISPR/Cas9技术，作者发现slnap1突变体在乙烯生成和果实颜色变化方面相较于野生型（WT）表现出延迟现象。通过酵母单杂交（Y1H）和双荧光素酶报告基因（DLR）实验，还证实了SlNAP1能够直接结合到两个关键基因的启动子区域，这两个基因参与GA的降解，即SlGA2ox1和SlGA2ox5，从而激活它们的表达。此外，通过酵母双杂交（Y2H）、双分子荧光互补（BIFC）和荧光素酶（LUC）检测，作者揭示了SlNAP1与SlGID1之间的相互作用。这些发现表明，SlNAP1通过直接激活GA降解基因来正向调控果实成熟。另外，SlNAP1与SlGID1的相互作用可能也在SlNAP1诱导的FR中发挥作用。总体而言，此项研究为 NAC TFs 通过 GA 途径调节番茄 FR 的分子机制提供了重要的见解。
文章中，在进行萤火虫荧光素酶互补实验时，使用了博鹭腾 PlantView系列植物活体成像系统进行检测。
论文链接：
https://doi.org/10.1186/s11658-024-00577-7
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