中國科學院揭示加工番茄果形建成機制并創制出適合機采的鮮食番茄材料

2023年9月18日，《Nature Plants》在線發表了中國科學院遺傳與發育生物學研究所李傳友研究員團隊題為“Redesigning the tomato fruit shape for mechanized production”的研究論文。該研究克隆了FS8.1基因，闡明其調控果形建成的細胞學基礎和轉錄調控網絡，并創制出適合機采的鮮食番茄材料。

研究人員首先從細胞學層面證實FS8.1的主要功能是抑制子房壁細胞增殖。fs8.1突變使子房壁細胞過度增殖，而對中柱細胞的增殖影響不大，進而造成了“方形”果實的產生。隨后，利用圖位克隆的方法分離得到了FS8.1基因。序列分析結果表明，FS8.1編碼1個非典型的Trihelix家族轉錄因子（又稱GT factor）。該轉錄因子含有保守的轉錄激活結構域α-helical domain，卻不含定義該家族的DNA結合結構域trihelix domain。轉錄組分析結果表明，FS8.1通過激活細胞周期抑制子基因SlKRP2（KIP-RELATED PROTEIN 2）的表達來調控果形建成。有趣的是，FS8.1雖然可以富集到SlKRP2基因的啟動子區域，但不能直接結合啟動子。在fs8.1突變體中，作為轉錄輸出的SlKRP2在子房壁中的表達急劇下調，進而削弱了對子房壁細胞增殖的抑制作用，導致方形果實的產生。因此，fs8.1通過改變果實形狀來增強了果實的耐壓能力，進而推動了加工番茄機械化采收的變革。

該研究發現，敲除鮮食番茄FS8.1基因，可在不影響可溶性糖含量、有機酸含量和番茄紅素含量等主要品質性狀的前提下，顯著提高果實的耐壓能力。這表明的確可以整合鮮食番茄品質好與加工番茄耐壓性強的優點。而在此基礎上，同時敲除FS8.1和SP（控制株型和果實成熟一致性）基因，可創制出株型緊湊、果實耐壓能力顯著增強、成熟一致性提高的適合機采的鮮食番茄材料。