番茄NAC轉錄因子SlNAP1直接調控赤霉素依賴性的果實成熟的研究新進展
近日，甘肅農業大學園藝學院廖偉彪團隊，在番茄 NAC 轉錄因子 SlNAP1 直接調控赤霉素依賴性的果實成熟的研究中，取得了新進展，相關研究成果已經發表在國際知名期刊《Cellular & molecular biology letters》（IF=9.2、一區期刊）上。
在番茄（Solanum lycopersicum）的生長過程中，其果實的成熟是由成熟相關基因通過選擇性表達來進行調控的，該過程受轉錄因子（TFs）控制。在各種植物特異性TF家族中，無頂端分生組織（NAM）、擬南芥激活因子1/2（ATAF1/2）以及杯狀子葉2（CUC2;NAC）TF家族尤為顯著，在植物生理活動中發揮著重要作用，如果實成熟（FR）。盡管在番茄基因組中發現了許多NAC基因，但關于NAC成員對FR影響的信息有限，并且缺乏對其靶基因的研究。
在高等植物的生長和發育過程中，赤霉素（GA）是一種至關重要的的植物激素，在植物生長的各個關鍵階段，如種子發芽、葉片展開、開花、結果以及后續的生長過程中，都發揮著作用。因此，眾多研究都聚焦于探討GA對種子發育和果實生長的影響。
研究發現，利用 GA 可以提高抗壞血酸、可溶性固形物和果實重量的濃度，從而改善番茄果實的堅實度。研究還表明，通過過表達番茄果實組織中的 GA 分解基因 SlGA2ox1 來抑制 GA 的水平，可能會導致早熟，這表明 GA 在番茄的 FR 過程中起著負面作用。而番茄基因組中存在三種GA受體，分別是SlGID1a、SlGID1b1和SlGID1b2，這些受體被認為介導特定的GA反應。盡管已有研究指出某些TFs可能參與了FR中GA的調控，但對于其詳細的調控機制，特別是NAC TFs 的調控機制，目前仍缺乏深入的了解。
在這項研究中，作者重點關注了SlNAP1，這是一種正向影響番茄FR的NAC TF。利用CRISPR/Cas9技術，作者發現slnap1突變體在乙烯生成和果實顏色變化方面相較于野生型（WT）表現出延遲現象。通過酵母單雜交（Y1H）和雙熒光素酶報告基因（DLR）實驗，還證實了SlNAP1能夠直接結合到兩個關鍵基因的啟動子區域，這兩個基因參與GA的降解，即SlGA2ox1和SlGA2ox5，從而激活它們的表達。此外，通過酵母雙雜交（Y2H）、雙分子熒光互補（BIFC）和熒光素酶（LUC）檢測，作者揭示了SlNAP1與SlGID1之間的相互作用。這些發現表明，SlNAP1通過直接激活GA降解基因來正向調控果實成熟。另外，SlNAP1與SlGID1的相互作用可能也在SlNAP1誘導的FR中發揮作用。總體而言，此項研究為 NAC TFs 通過 GA 途徑調節番茄 FR 的分子機制提供了重要的見解。
文章中，在進行螢火蟲熒光素酶互補實驗時，使用了博鷺騰 PlantView系列植物活體成像系統進行檢測。
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https://doi.org/10.1186/s11658-024-00577-7
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