海南大学王守创团队通过番茄揭示作物代谢多样性与环境适应性的协同调控新机制
转自：生物谷
番茄是研究植物代谢多样性和环境适应的理想模型，也是全球价值最高的果蔬作物之一。现代栽培番茄是从其野生祖先潘那利番茄驯化而来的，在育种过程中番茄的产量得到大幅的提升，但面临营养品质下降、风味丧失和抗性减弱的问题。深入解析番茄代谢多样性与环境适应性的协同调控机制，可为作物营养品质改良和高抗优质新品种培育提供理论参考和遗传资源。
近日，国际著名期刊MolecularPlant在线发表了海南大学王守创教授团队题为“TwogeneclustersandtheirpositiveregulatorSlMYB13thathaveundergonedomestication-associatednegativeselectioncontrolphenolamideaccumulationanddroughttoleranceintomato”的研究论文，揭示了经过驯化负选择的两个酚胺基因簇及其正调控因子SlMYB13控制番茄中酚胺的积累和耐旱性的分子机制。
该研究对401份番茄群体材料的酚胺物质进行了检测，并利用基于代谢物的全基因组关联分析（mGWAS）定位到番茄11号与7号染色体两个酚胺生物合成基因簇（BGC11和BGC7）。后续验证了两个基因簇的生物功能，发现BGC11与腐胺衍生酚胺的生物合成和修饰有关，而BGC7则负责亚精胺衍生酚胺的生物合成和转运（图1）。研究者通过共表达网络分析，鉴定到一个MYB转录因子SlMYB13，可以正向调节番茄中的BGC11和BGC7，突出了其在酚胺积累与提高耐旱性的作用。
研究者进一步发现BGC11和BGC7的核心组分先后出现在植物登陆进化过程中，并在适应性分化过程中逐步完善。又观察到SlMYB13、BGC11和BGC7在番茄育种过程中受到了驯化选择，进而出现了两种主要的单倍型组合：HapA和HapB。其中，含有HapB的品种主要分布于PIM亚群中，与高酚胺含量的密切相关，且HapB品种的耐旱性明显高于HapA品种。这些结果说明，在番茄的驯化和改良过程中，HapB的消失可能是导致现代番茄栽培品种耐旱性降低的众多因素之一（图2）。
综上所述，在番茄植株的驯化和改良过程中，具有抗旱性的HapB（BGC11和BGC7核心组分与SlMYB13组合的高酚胺含量单体型）被负向选择，进而影响了番茄的耐旱性。
海南大学博士研究生曹鹏为第一作者，海南大学杨君副教授为共同第一作者和共同通讯作者，海南大学王守创教授为该论文的通讯作者。感谢海南大学罗杰教授、中国农科院深圳农业基因组所黄三文院士、山东农业大学李传友研究员、德国明斯特大学JörgKudla教授、华中农业大学严建兵教授和熊立仲教授对本研究给予了重要的指导和帮助。本研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、海南省重点研发和海南省院士创新中心平台等项目的资助。
原文链接：
https://news.hainanu.edu.cn/info/1005/60372.htm