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我校番茄团队获改良果实风味新发现

核心提示: 近日,《Plant Cell》期刊在线发表了我校园艺植物生物学教育部重点实验室番茄团队改良果实风味的研究论文。

南湖网讯(通讯员 张余洋)近日,《Plant Cell》期刊在线发表了我校园艺植物生物学教育部重点实验室番茄团队的《An InDel in the Promoter of Al-activated malate transporter 9 Selected During Tomato Domestication Determines Fruit Malate Contents and Aluminum Tolerance》研究论文。园艺植物生物学教育部重点实验室叶志彪教授、张余洋教授及康奈尔大学James J Giovannoni教授为该文的通讯作者,博士后叶杰为该论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金重点项目的支持。

近年来由于育种目标和栽培方式的变化,园艺果实品质特别是果实风味呈下降趋势。随着社会经济发展水平的提高,消费者对果实风味的要求日益提高,因而解析果实风味的形成、进化机制,改善果实风味具有较重要的科学意义和实践价值。苹果酸作为植物界中广泛存在的有机酸之一,其含量及比例决定了大多数果实的风味品质。

果实中大部分糖酸积累在液泡中,因此液泡中苹果酸的储存对果实风味的形成较为重要。苹果酸向液泡的转运是通过液泡膜上的转运蛋白来实现的。铝激活苹果酸转运蛋白(ALMT,aluminum-activated malate transporter)是植物所特有的一类膜蛋白质。在模式作物拟南芥和禾本科植物中的研究表明,ALMT 基因在植物根部耐铝毒中发挥作用。然而ALMT在苹果酸积累中的作用缺乏直接证据,近代育种进程中果实风味下降的选择进化机制仍不明确。

该研究通过mGWAS、连锁作图和基因功能分析等手段,定位到了调控番茄苹果酸积累的主效位点TFM6 (tomato fruit malate 6),其编码一个铝激活苹果酸转运蛋白(SlALMT9),该基因定位于细胞膜。在S1ALMT9的启动子中的一个3-bp indel与果实苹果酸含量完全连锁。进一步分析表明,SlALMT9 indel_3正好位于 SlALMT9启动子中的一个可以被SlWRKY42直接结合的W-box元件中。SlWRKY42通过结合SlALMT9启动子上W-box来负调控SlALMT9的表达的,进而抑制番茄果实中苹果酸积累。在转基因植株和对照中,铝离子能够诱导SlALMT9基因表达,促进苹果酸转运,进而缓解重金属(铝离子)对植物的毒害,从分子水平上部分解析了环境影响品质机制进化分析显示SlALMT9 indel_3在由醋栗番茄驯化到樱桃番茄(PIM→CER),樱桃番茄到现代大果番茄(CRE→BIG)的改良过程中受到人工选择。

该项研究表明,SlALMT9可能是番茄驯化和改良过程中的关键位点,为改善果实风味和抗性品质的提供了遗传基础。

相关链接:http://www.plantcell.org/content/early/2017/08/16/tpc.17.00211

审核人:叶志彪

责任编辑:张富淳
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