番茄NAC轉(zhuǎn)錄因子SlNAP1直接調(diào)控赤霉素依賴性的果實(shí)成熟的研究新進(jìn)展
近日，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院廖偉彪團(tuán)隊(duì)，在番茄 NAC 轉(zhuǎn)錄因子 SlNAP1 直接調(diào)控赤霉素依賴性的果實(shí)成熟的研究中，取得了新進(jìn)展，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Cellular & molecular biology letters》（IF=9.2、一區(qū)期刊）上。
在番茄（Solanum lycopersicum）的生長(zhǎng)過(guò)程中，其果實(shí)的成熟是由成熟相關(guān)基因通過(guò)選擇性表達(dá)來(lái)進(jìn)行調(diào)控的，該過(guò)程受轉(zhuǎn)錄因子（TFs）控制。在各種植物特異性TF家族中，無(wú)頂端分生組織（NAM）、擬南芥激活因子1/2（ATAF1/2）以及杯狀子葉2（CUC2;NAC）TF家族尤為顯著，在植物生理活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，如果實(shí)成熟（FR）。盡管在番茄基因組中發(fā)現(xiàn)了許多NAC基因，但關(guān)于NAC成員對(duì)FR影響的信息有限，并且缺乏對(duì)其靶基因的研究。
在高等植物的生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中，赤霉素（GA）是一種至關(guān)重要的的植物激素，在植物生長(zhǎng)的各個(gè)關(guān)鍵階段，如種子發(fā)芽、葉片展開、開花、結(jié)果以及后續(xù)的生長(zhǎng)過(guò)程中，都發(fā)揮著作用。因此，眾多研究都聚焦于探討GA對(duì)種子發(fā)育和果實(shí)生長(zhǎng)的影響。
研究發(fā)現(xiàn)，利用 GA 可以提高抗壞血酸、可溶性固形物和果實(shí)重量的濃度，從而改善番茄果實(shí)的堅(jiān)實(shí)度。研究還表明，通過(guò)過(guò)表達(dá)番茄果實(shí)組織中的 GA 分解基因 SlGA2ox1 來(lái)抑制 GA 的水平，可能會(huì)導(dǎo)致早熟，這表明 GA 在番茄的 FR 過(guò)程中起著負(fù)面作用。而番茄基因組中存在三種GA受體，分別是SlGID1a、SlGID1b1和SlGID1b2，這些受體被認(rèn)為介導(dǎo)特定的GA反應(yīng)。盡管已有研究指出某些TFs可能參與了FR中GA的調(diào)控，但對(duì)于其詳細(xì)的調(diào)控機(jī)制，特別是NAC TFs 的調(diào)控機(jī)制，目前仍缺乏深入的了解。
在這項(xiàng)研究中，作者重點(diǎn)關(guān)注了SlNAP1，這是一種正向影響番茄FR的NAC TF。利用CRISPR/Cas9技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)slnap1突變體在乙烯生成和果實(shí)顏色變化方面相較于野生型（WT）表現(xiàn)出延遲現(xiàn)象。通過(guò)酵母單雜交（Y1H）和雙熒光素酶報(bào)告基因（DLR）實(shí)驗(yàn)，還證實(shí)了SlNAP1能夠直接結(jié)合到兩個(gè)關(guān)鍵基因的啟動(dòng)子區(qū)域，這兩個(gè)基因參與GA的降解，即SlGA2ox1和SlGA2ox5，從而激活它們的表達(dá)。此外，通過(guò)酵母雙雜交（Y2H）、雙分子熒光互補(bǔ)（BIFC）和熒光素酶（LUC）檢測(cè)，作者揭示了SlNAP1與SlGID1之間的相互作用。這些發(fā)現(xiàn)表明，SlNAP1通過(guò)直接激活GA降解基因來(lái)正向調(diào)控果實(shí)成熟。另外，SlNAP1與SlGID1的相互作用可能也在SlNAP1誘導(dǎo)的FR中發(fā)揮作用。總體而言，此項(xiàng)研究為 NAC TFs 通過(guò) GA 途徑調(diào)節(jié)番茄 FR 的分子機(jī)制提供了重要的見解。
文章中，在進(jìn)行螢火蟲熒光素酶互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用了博鷺騰 PlantView系列植物活體成像系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1186/s11658-024-00577-7
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