果实成熟特异表达SlLOB1,不同与以往鉴定的多效调控果实成熟的转录因子,SlLOB1主效调果实细胞壁代谢和质地变化,敲除SlLOB1提高果实的贮运性同时还提高了果实的营养价值,积累更多类胡萝卜素。
A tomato fruit ripening–specific transcription factor, SlLOB1 predominantly influences fruit cell wall–related gene regulation and textural changes during fruit maturation, and thus is distinct from broadly acting ripening transcription factors described to date that influence many ripening processes. SlLOB1 RNAi fruit show enhanced firmness and nutritional value with higher carotenoid content.
浙江大学果实品质生物学团队长期从事果实品质与采后生物学研究,在果实质地研究方面先后在Genome Biol、PNAS、Nat Commun、New Phytologist、Plant Physiol、Plant J、Plant Biotech J等刊物发表系列高质量论文,获得国家科技进步奖二等奖1项、教育部自然科学奖一等奖2项、浙江省科技进步奖一等奖1项。康奈尔大学Jim Giovannoni院士是番茄基因组测序计划的主要牵头人,其实验室鉴定了rin,nor等经典的突变体材料,并在《Science》、《Nature Genetics》等期刊发表论文。
番茄,又称西红柿,起源于南美洲的安第斯山地带,大约在明朝传入我国。它适应性广、产量高、风味独特,富含碳水化合物、类胡萝卜素、维生素、有机酸、膳食纤维、矿物质等丰富的营养成分,又具有生食、烹饪、加工番茄酱、番茄汁等多种食用方式,是全球栽培最为普遍的果菜之一。
我国的番茄以鲜食和烹饪为主,更加注重风味品质。根据粮农组织统计,2019年中国番茄产量为6276万吨,是全球最大的番茄生产国。作为国人饭桌上的宠儿,番茄果实的好吃与否,关乎着万家灯火日暮黄昏晚饭时极其重要的味蕾体验。
众所周知,番茄果实成熟会就会迅速软化,其软化速度直接影响贮藏物流和货架寿命。现代育种多以丰产、提高抗性和贮运性为目标,使得番茄果实质地趋于坚硬,在改善果实贮运性的同时,果实传统的风味、芳香和营养也被丢失;美味的传统菜肴番茄炒蛋失去了应有的风味,番茄归番茄,鸡蛋归鸡蛋,二者难以融合在一起。
果实软化是一个复杂的初生细胞壁水解膨胀过程,包括果胶的水解及溶解,半纤维素和纤维素的解聚等。近30年来,学界展开了集中于初生细胞壁降解酶及相应编码基因的研究。转录因子可通过识别顺式元件调控下游结构基因,RIN、CNR等转录因子的突变可维持果实硬度,但果实的成熟也被抑制,导致果实风味和营养价值下降。因此,寻找独立于乙烯系统的关键调控子,使其既可以提高果实贮运性和货架期,又保证果实品质,成了研究的重点关切。
浙江大学果实品质生物学团队与美国康奈尔大学BTI(Boyce Thompson Institute)Jim Giovannoni院士合作,通过大数据分析,挖掘了一个新型转录因子SlLOB1。研究表明SlLOB1可以转录调控下游一系列细胞壁降解酶、细胞壁修饰酶和细胞壁结构蛋白编码基因。基因功能验证显示,沉默SlLOB1可延缓果实软化进程,红果期的硬度为对照果实的2倍多;同时不影响果实正常成熟和软化,番茄红素增加了60%;过表达SlLOB1,可激活下游细胞壁基因表达,促进果实提早软化。
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