番茄耐旱性相關調控機制獲揭示

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番茄是研究植物代謝多樣性和環境適應的理想模型。深入解析番茄代謝多樣性與環境適應性的協同調控機制，可為作物營養品質改良和高抗優質新品種培育提供理論參考和遺傳資源。

2月7日，Molecular Plant在線發表了海南大學教授王守創團隊的研究論文，揭示了經過馴化負選擇的兩個酚胺基因簇及其正調控因子SlMYB13控制番茄中酚胺的積累和耐旱性的分子機制。

該研究對401份番茄群體材料的酚胺物質進行了檢測，并利用基于代謝物的全基因組關聯分析定位到番茄11號與7號染色體兩個酚胺生物合成基因簇（BGC11和BGC7）。驗證了兩個基因簇的生物功能，發現BGC11與腐胺衍生酚胺的生物合成和修飾有關，而BGC7則負責亞精胺衍生酚胺的生物合成和轉運。

研究人員通過共表達網絡分析，鑒定到一個MYB轉錄因子SlMYB13。研究發現在SlMYB13-OE植株中BGC11和BGC7的基因顯著上調，酚胺含量顯著升高，SlMYB13與BGC11和BGC7的基因都受到干旱與ABA處理的顯著誘導。此外，SlMYB13的過表達可以提高番茄對干旱的耐受性。結果說明SlMYB13正向調節番茄中的BGC11和BGC7，突出了其在酚胺積累與提高耐旱性的作用。

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馴化相關的兩個基因簇（BGC11和BGC7）和SlMYB13調節番茄耐旱性的模型。受訪者供圖

研究人員進一步發現BGC11和BGC7的核心組分先后出現在植物登陸進化過程中，并在適應性分化過程中逐步完善。研究發現，SlMYB13、BGC11和BGC7在番茄育種過程中受到了馴化選擇，進而出現了兩種主要的單倍型組合：HapA和HapB。其中，含有HapB的品種主要分布于PIM亞群中，與高酚胺含量的密切相關，且HapB品種的耐旱性明顯高于HapA品種。這表明，在番茄的馴化和改良過程中，HapB的消失可能是導致現代番茄栽培品種耐旱性降低的眾多因素之一。

綜上所述，在番茄植株的馴化和改良過程中，具有抗旱性的HapB（BGC11和BGC7核心組分與SlMYB13組合的高酚胺含量單體型）被負向選擇，進而影響了番茄的耐旱性。

本研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程、海南省重點研發和海南省院士創新中心平臺等項目的資助。