2025年9月9日，浙江大学汪俏梅教授团队在Plant Communications （IF: 11.6）上在线发表了题为SlBES1-mediated brassinosteroid signaling suppresses flavonoid biosynthesis in tomato fruit的研究论文，该研究借助DAP-seq技术鉴定了SlBES1及其同源基因SlBZR1的全基因组靶基因，揭示其对番茄果实类黄酮合成的调控作用及机制，为番茄品质改良提供理论依据。蓝景科信为该研究提供了DAP-seq技术支持。

 

 
文章主要内容

 

研究背景
番茄（Solanum lycopersicum）是一种重要的蔬菜作物，其果实色泽和营养价值备受关注。果实颜色主要由果肉的类胡萝卜素和果皮的黄酮类物质共同决定。但由于现代栽培番茄的黄酮含量普遍较低，且兼具植物抗逆（紫外防护、抗生物胁迫）与人类健康益处（抗氧化、抗炎），因此类黄酮被视为评估番茄果皮颜色和营养价值的核心指标。目前虽然已知类黄酮合成通路（以苯丙氨酸为前体，SlCHS为关键限速酶，SlMYB12为核心调控因子）及BR信号通路（SlCYP90B3为合成限速基因，SlBES1/SlBZR1为核心转录因子），但BR调控番茄类黄酮合成的分子机制仍不清楚。
主要研究结果
1、BR抑制类黄酮合成
本研究通过外源EBL处理番茄果实，结合高效液相色谱（HPLC）检测果实表皮类黄酮（以NarCh为指标）含量及实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测类黄酮相关基因（SlMYB12、SlCHS1、SlCHS2、SlF3'H）表达，结果显示外源EBL处理能显著抑制番茄果皮类黄酮的积累。然后进一步构建了BR生物合成限速酶基因SlCYP90B3的过表达和RNA干扰系进行验证，结果表明内源BR通过SlCYP90B3负调控类黄酮合成。

 

 
2、BR信号转导组分参与调控类黄酮的生物合成
BZR转录因子在油菜素内酯（BR）信号通路中发挥关键作用，其中SlBES1和SlBZR1是具有正向调控功能的转录因子。为进一步明确SlBES1和SlBZR1在类黄酮生物合成中的功能，研究团队构建了SlBZR1和SlBES1的过表达株系（SlBES1-OE和SlBZR1-OE），单基因敲除突变体（bes1、bzr1）及双基因敲除突变体（bzr1 bes1）。结果表明，与野生型相比，SlBES1-OE果实类黄酮含量显著降低，类黄酮相关基因表达显著下调；bes1及bzr1 bes1果实类黄酮含量显著升高，相关基因表达显著上调，且双突变体效果强于bes1单突变体；而SlBZR1-OE与bzr1的类黄酮含量无明显差异，表明SlBES1在类黄酮合成调控中起主导作用。采用相同方法，构建SlBIN2-OE与CRISPR/Cas9 敲除（bin2）材料，结果表明SlBIN2正调控番茄果实类黄酮合成，与SlBES1的负调控作用相反。

 

3、SlBES1直接结合并抑制类黄酮合成基因表达
为解析SlBES1抑制类黄酮生物合成的分子机制，研究团队克隆了类黄酮生物合成相关基因SlCHS1、SlCHS2和SlF3'H的启动子序列。Y1H、ChIP-qPCR和Dual-luc实验结果表明，SlBES1可与类黄酮合成基因启动子结合抑制类黄酮合成基因的转录。

 

 
4、SlMYB12介导SlBES1的层级转录调控
通过对红果番茄品种（SlMYB12功能正常）和粉果番茄品种（SlMYB12功能缺陷）的MG期果实施加EBL，发现BR对类黄酮合成的调控依赖SlMYB12。进一步Y1H、ChIP-qPCR及双荧光素酶实验验证，显示SlBES1与SlMYB12启动子的互作及调控作用，发现SlBES1可在体外和体内直接结合SlMYB12启动子的E-box区域，且显著抑制SlMYB12启动子的荧光素酶活性，表明SlBES1直接抑制SlMYB12转录。VIGS结果表明，在bes1背景下敲除SlMYB12可削弱bes1的高类黄酮含量表型。这些结果表明，SlBES1可以通过SlMYB12层级转录调控类黄酮生物合成。

 

 
5、SlBZR1协同SlBES1抑制类黄酮合成
为了进一步确定SlBES1、SlBZR1在番茄类黄酮生物合成下游基因转录中的作用，团队进行了Dual-luc实验。结果显示SlBZR1单独作用时对上述基因启动子活性无显著影响；而SlBES1与SlBZR1共表达时，对SlMYB12、SlCHS1、SlCHS2启动子的抑制作用显著强于SlBES1单独作用，表明SlBZR1协同增强SlBES1对类黄酮合成的抑制作用。

 

 
6、SlBES1与SlBZR1在类黄酮/类胡萝卜素通路中功能分化
为了鉴定SlBES1和SlBZR1参与类胡萝卜素和类黄酮代谢调控的直接靶点，研究团队通过RNA-seq和DAP-seq进行了联合分析并对它们的靶基因进行了全面比较，结果表明，与野生型相比，bzr1 果实中类胡萝卜素合成基因（如SlPSY1、PDS）表达显著下调，而bes1及bzr1 bes1 果实中类黄酮合成基因（如SlCHS1、SlF3'H）表达显著上调，表明SlBZR1主要正调控类胡萝卜素合成通路，SlBES1主要负调控类黄酮合成通路，二者在番茄果实两类主要色素代谢中功能分化。

 

 
7、SlBES1变异与番茄驯化中类黄酮合成分化相关
采用SNP分析鉴定SlBES1启动子及SlBZR1编码区的自然变异，结合356份番茄材料的类黄酮含量单性状GWAS的方法，发现SlBES1的hap1-CA单倍型主要存在于低类黄酮含量材料中，其变异与类黄酮含量显著关联；而SlBZR1变异与类黄酮含量无显著关联，表明SlBES1变异是番茄驯化过程中类黄酮含量分化的重要遗传因素。

 

 
综上所述，本研究阐明了SlBES1通过直接靶向类黄酮合成酶基因转录抑制，以及通过SlMYB12级联转录调控类黄酮生物合成的分子机制，同时联合DAP-seq和转录组数据解析了SlBES1及其同源基因SlBZR1在调控次生代谢和果实品质中的精细协作和分工。为番茄果色调控和类黄酮生物强化提供理论基础。