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    中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所揭示調(diào)控番茄高溫單性結(jié)實(shí)的新機(jī)制
    日期:2025-06-03  來源:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所
      全球氣候變暖加劇下,高溫脅迫已成為限制番茄坐果和產(chǎn)量提升的主要瓶頸。 單性結(jié)實(shí)使番茄無需授粉即可在高溫逆境下形成無籽果實(shí),是保障穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵性狀。 因此,挖掘番茄高溫單性結(jié)實(shí)基因并解析其分子機(jī)制,成為育種研究熱點(diǎn)。然而相關(guān)研究仍有限,亟待突破以加速培育耐高溫新品種。近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所品質(zhì)分子改良課題組在番茄高溫單性結(jié)實(shí)研究領(lǐng)域取得重大突破,為培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)番茄品種提供了關(guān)鍵基因資源與理論支撐。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然通訊(Nature Communications)》上。
     
      研究團(tuán)隊(duì)通過圖位克隆獲得了兩個(gè)調(diào)控番茄熱敏單性結(jié)實(shí)的基因TSP4a和TSP4b,分別編碼生長素響應(yīng)蛋白SlIAA9和AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子SlANT,高溫下二者轉(zhuǎn)錄水平的降低導(dǎo)致番茄單性結(jié)實(shí),含有TSP4aXHS072或TSP4bXHS072的特定單倍型組合在高溫下能夠單性結(jié)實(shí)。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)TSP4a和TSP4b通過形成正反饋調(diào)控環(huán)在生長素信號(hào)中發(fā)揮功能,其中TSP4b直接激活TSP4a基因轉(zhuǎn)錄,而TSP4a與SlARF2a相互作用,抑制SlARF2a對TSP4b基因轉(zhuǎn)錄的負(fù)調(diào)控作用。此外,該模塊通過直接調(diào)控下游生長素響應(yīng)基因EXPANSIN 5(EXP5)和 ACC OXIDASE 4(ACO4)的表達(dá),參與番茄早期果實(shí)發(fā)育。
     
      研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)直接敲除TSP4a和TSP4b基因會(huì)產(chǎn)生多效性表型,嚴(yán)重限制了番茄產(chǎn)量的進(jìn)一步提升。相比之下,自然等位基因組合不僅實(shí)現(xiàn)了果實(shí)數(shù)量和產(chǎn)量的顯著提升,同時(shí)避免了發(fā)育負(fù)面效應(yīng),展現(xiàn)出在番茄育種中的獨(dú)特優(yōu)勢?;谏鲜鲅芯砍晒?,通過回交轉(zhuǎn)育以及靶向編輯TSP4a啟動(dòng)子和TSP4b 3'UTR,研究團(tuán)隊(duì)獲得了植株和果實(shí)發(fā)育正常的單性結(jié)實(shí)材料,顯著提高了高溫下番茄產(chǎn)量。研究成果為番茄高溫單性結(jié)實(shí)育種選擇及遺傳改良提供了重要基因資源與技術(shù)路徑。
     
      中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所博士研究生逯曉楠和吳建新為共同第一作者,崔霞研究員為該論文的通訊作者。浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院周國治研究員和程遠(yuǎn)副研究員、康涅狄格大學(xué)的王煥忠教授、喬治亞大學(xué)Esther van der Knaap教授參與了本研究。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 (2022YFF1003002)和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(32430097)的資助 。
     
      原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-59522-7
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