番茄（Solanum lycopersicum）因具有基因組小、生長周期短、自花授粉、果實(shí)發(fā)育特征明顯、轉(zhuǎn)化體系成熟等優(yōu)勢，已成為果實(shí)類（含水果、蔬菜）研究的重要模式植物；同時(shí)番茄也作為水果或蔬菜深受消費(fèi)者的青睞，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，番茄的落花落果特性跟產(chǎn)量具有重大相關(guān)性，在生產(chǎn)實(shí)踐中減少落花落果，提高番茄產(chǎn)量具有重要的意義。

 

　　近日，Horticulture Research在線發(fā)表了內(nèi)蒙古大學(xué)哈達(dá)、燕芳團(tuán)隊(duì)和重慶大學(xué)李正國團(tuán)隊(duì)題為Tomato SlBL4 plays an important role in fruit pedicel organogenesis and abscission的研究論文。

 

　　BELL 亞家族包含一個(gè)小的 TALE 同源結(jié)構(gòu)盒，存在于所有的陸生植物中，在植物的生長發(fā)育中發(fā)揮著重要的角色。本課題前期研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)番茄SlBL4使番茄果實(shí)呈微深綠色，葉綠素含量增加，糖類積累增多；進(jìn)一步通過RNA-seq和ChIP-seq分析發(fā)現(xiàn)SlBL4 參與番茄果實(shí)成熟過程中葉綠素積累、葉綠體發(fā)育、細(xì)胞壁代謝和類胡蘿卜素積累 （Yan et al. 2020）。

 

　　本研究進(jìn)一步表明，在番茄中干擾SlBL4基因后，轉(zhuǎn)基因植株果梗離層膨大且果實(shí)提前脫落，分析了SlBL4在番茄開花前兩天，開花當(dāng)天和開花后2天的花柄離層區(qū)表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)：SlBL4在隨著開花天數(shù)的增長表達(dá)量逐漸升高。推測SlBL4在番茄果柄膨大和果實(shí)提前脫落過程發(fā)揮著重要作用。

 

　　進(jìn)一步對SlBL4的功能研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合石蠟切片，樹脂切片和投射電鏡等顯微技術(shù)，SlBL4干擾株系花梗離層區(qū)細(xì)胞消失，表皮細(xì)胞層明顯增多且細(xì)胞直徑增大；該研究還通過RNA-seq分析篩選到與頂端分生組織、生長素運(yùn)輸和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞壁代謝相關(guān)的差異表達(dá)基因；結(jié)合ChIP-seq結(jié)果和雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)：表明SlBL4蛋白可以激活轉(zhuǎn)錄因子JOINTLESS, OVATE和生長素運(yùn)輸相關(guān)基因PIN1和LAX3進(jìn)而調(diào)控番茄離層區(qū)的形成和脫落。

 

　　綜上，該研究為明確SlBL4在植物中的功能奠定了基礎(chǔ)，對果柄發(fā)育和脫落的調(diào)控機(jī)制具有重要參考價(jià)值。研究結(jié)果可以為深入闡明果柄發(fā)育和脫落的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定理論基礎(chǔ)。

 

　　內(nèi)蒙古大學(xué)燕芳博士為第一作者，哈達(dá)教授和李正國教授為通訊作者，鄧偉教授、胡國建和張強(qiáng)博士、研究生龔哲浩、馬雪松、于若男和白潤堯參與部分工作。

 

　　本研究由國家自然科學(xué)基金和內(nèi)蒙古大學(xué)高層次人才引進(jìn)項(xiàng)目資助。

 

　　參考文獻(xiàn)：Yan F, Gao Y, Pang X, Xu X, Zhu N, Chan H, Hu G, Wu M, Yuan Y, Li H, Zhong S, Hada W, Deng Wei*, Li ZG* （2020） SlBL4 regulates chlorophyll accumulation, chloroplast development and cell wall metabolism in tomato fruit. Journal of Experimental Botany doi.org/10.1093/jxb/eraa272

 

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00515-0

　　Fig. 4 The fruit-dropping phenotypes of the SlBL4 RNAi plants.