华南农业大学揭示紫色番茄形成的分子机制

来源：植物科学最前沿

近日，New Phytologist在线发表了华南农业大学园艺学院曹必好教授团队青年教师邱正坤与广东省农科院蔬菜研究所助理研究员刘小茜合作的题为“Anthocyanin Fruit encodes an R2R3-MYB transcription factor, SlAN2-like, activating the transcription of SlMYBATV to fine-tune anthocyanin content in tomato fruit ”的研究论文，揭示了Aft-SlMYBATV调控紫色番茄形成的分子机制。

花青素是目前发现的最有效的天然抗氧化性剂，具有抗衰老、增进视力、预防癌症、预防心血管疾病等功效。番茄是我国乃至世界上最重要的蔬菜作物之一，然而不同于其他茄果类蔬菜，如茄子和辣椒，常见的栽培番茄中几乎不含有花青素。

近年来，通过传统遗传育种的方法将来自于野生番茄的花青素合成位点Aft和atv导入栽培番茄中可极显著的提高番茄果实中花青素的含量。Aft基因被定位于番茄10号染色体，其定位区间含有4个氨基酸序列一致性高且位置相邻的R2R3-MYB转录因子：SlAN2 (Solyc10g086250), SlANT1 (Solyc10g086260), lANT1-like (Solyc10g086270) 和SlAN2-like (Solyc10g086290)，制约了Aft位点的基因克隆。ATV则被定位于7号染色体，编码一个R3-MYB转录抑制因子SlMYBATV。Aft和atv如何调控紫色番茄形成的分子机制仍不清楚。

该研究以紫果番茄品种‘Indigo Rose’为试验材料，通过分子遗传学手段将Aft精细定位于番茄10号染色体约145kb的范围内，该区间仅含有SlAN2-like转录因子。该研究进一步通过CRISPR/Cas9基因编辑的方法证实Aft编码R2R3-MYB转录因子SlAN2-like，正调控番茄果实中花青素的积累。该研究也利用CRISPR/Cas9基因编辑的方法，通过突变SlMYBATV基因提高番茄果实花青素的含量，进一步证实了SlMYBATV负调控花青素的积累。

酵母单杂试验、酵母双杂交试验和双荧光素酶报告系统试验表明，Aft可直接结合SlMYBATV基因的启动子激活SlMYBATV基因的表达，SlMYBATV蛋白则与Aft竞争性结合SlJAF13蛋白，进而抑制Aft基因的功能和番茄果实中花青素的积累。而当ATV基因突变后， atv蛋白抑制功能丧失，Aft则与SlJAF13结合激活SlAN1和SlAN11等基因的表达，促进番茄果实中花青素的积累。

该论文第一作者为华南农大园艺学院青年教师颜爽爽；博士研究生陈娜和中国农业科学院蔬菜花卉研究所黄泽军研究员为本文的并列第一作者；通讯作者为华南农大园艺学院青年教师邱正坤，曹必好教授和广东省农科院蔬菜所刘小茜博士为该论文的并列通讯作者。邱正坤博士主要从事紫色番茄形成的分子机制研究，其研究成果已连续在Plos One（2016），JXB（2017），PCP（2019）上发表。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16272