现代农业科学学院 现代农业科学学院

中国科学院华南植物园果蔬采后生物学团队揭示番茄组蛋白去乙酰化酶SlHDA7调控果实成熟的分子机制

  • 转自:园艺研究公众号
  • Published: 2024-12-23
  • 429

        果实成熟是果实发育的最后阶段,直接影响其外观品质、营养价值和风味的形成。过度成熟不仅会降低果实的质量和抗病性,还会缩短其货架期。因此,深入研究果实成熟的调控机制对于提高果实品质和延长采后贮存期具有重要的实际意义。番茄Solanum lycopersicum L.)作为肉质果实成熟的模式植物,其成熟过程受到多种内外部因素的共同调控。尽管已有大量研究探讨了番茄成熟机制,但这一复杂的生物学过程仍存在许多尚待解答的科学问题。

        2024年8月,Horticulture Research在线发表了中国科学院华南植物园蒋跃明研究员团队题为Histone deacetylase SlHDA7 impacts fruit ripening and shelf life in tomato的研究论文。该研究阐明了RPD3/HDA1亚家族基因SlHDA7在番茄果实成熟及货架期调控中的作用。

        该研究发现,在番茄果实成熟过程中,SlHDA7 的表达量显著增加。敲除SlHDA7 可加速果实的成熟,而过表达SlHDA7 则会延缓果实的成熟。转录组分析结果表明,SlHDA7调控了多种成熟相关基因的表达,这些基因涉及乙烯的合成与信号转导、类胡萝卜素的合成、细胞壁代谢以及成熟相关转录因子等,表明SlHDA7在协调番茄果实成熟过程中的转录调控中发挥着重要作用。进一步的RT-qPCR和ChIP-qPCR实验揭示,SlHDA7通过降低成熟相关结构基因位点的H4ac水平,抑制了关键类胡萝卜素生物合成基因(如GGPPS2Z-ISO)以及细胞壁代谢相关基因(如EXP1XYL1)的表达,从而延迟了果实的成熟。此外,SlHDA7还通过靶向特定的成熟相关转录因子(如RINFUL1ERF.E1),抑制果实成熟过程。这些研究结果初步阐明了SlHDA7在果实成熟中的功能,并丰富了类胡萝卜素生物合成及果实成熟调控网络。

 

图1  SlHDA7抑制番茄果实成熟。(A - C) slhda7敲除和SlHDA7过表达株系的构建。(D) SlHDA7过表株系SlHDA7-36SlHDA7-47,以及slhda7敲除株系slhda7-1和slhda7-2在果实成熟过程中的表型。

图2 番茄果实成熟相关基因的H4ac水平分析

 

        中国科学院华南植物园的周宜洁博士(现为广东农工商职业技术学院)和李志伟副研究员为本文的共同第一作者,蒋国祥副研究员和屈红霞研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32272782、32101567)、广东省自然科学基金面上项目(2023A1515010369、2022A1515010518)、中国科学院华南植物园基金(QNXM-202306)以及广东省高校创新团队基金(2022KCXTD051)的资助。