天津大学寇晓虹教授团队在番茄类胡萝卜素代谢调控机制方面取得新进展

近年来，园艺作物的采后损失加剧了农业问题。番茄（Solanum lycopersicum）是一种营养丰富的园艺作物。番茄成熟是一个复杂的生理生化过程，包括色素积累、果实软化、香气和风味物质的形成。此外，番茄是跃变型水果的典型品种。叶绿素（Chl）的降解和类胡萝卜素等色素的积累改变了番茄的颜色。类胡萝卜素与人体健康密切相关，为合成维生素A提供前体，有效预防夜盲症，提高免疫力。类胡萝卜素的产生受到转录和转录后水平的调控。NAC转录因子在番茄成熟过程中起重要作用。病毒诱导的SNAC9基因沉默（VIGS）（SlNAC19, 基因ID: 101248665）影响番茄成熟，SNAC9参与乙烯和ABA代谢途径。然而，SNAC9在番茄色素代谢中的作用尚不清楚。

2023年2月，Horticulture Research上线了（Advance Access）天津大学寇晓虹教授团队题为CRISPR/Cas9-mediated SNAC9 mutants reveal the positive regulation of tomato ripening by SNAC9 and the mechanism of carotenoid metabolism regulation 的研究论文。

该研究利用CRISPR/Cas9技术建立SNAC9基因敲除模型，旨在探索SNAC9参与番茄成熟过程中色素代谢的机制。结果表明，SNAC9敲除果实成熟延迟，SNAC9突变显著影响类胡萝卜素代谢。突变体的叶绿素降解率、类胡萝卜素总量和番茄红素含量显著降低，叶绿体向色素质体的转化速度延缓。此外，SNAC9敲除还改变了番茄成熟过程中参与色素代谢的关键基因（PSY1、PDS、CRTISO、Z-ISO、SGR1、DXS2、LCYE、LCYB和CrtR-b2）的表达，改变了参与乙烯和ABA生物合成的关键基因的表达水平。因此，SNAC9通过直接调控PSY1、DXS2、SGR1和CrtR-b2来调控番茄类胡萝卜素代谢。该研究为番茄成熟网络的建立和番茄成熟的精准调控奠定了基础。

图5 SNAC9基因敲除对类胡萝卜素代谢关键基因和色素质体的影响

图6 SNAC9对番茄类胡萝卜素代谢的调控

天津大学化工学院在读硕士研究生冯源为第一作者，寇晓虹教授为论文通讯作者。天津大学化工学院寇晓虹教授团队主要以番茄和冬枣为研究对象，以生物技术和代谢组学为研究手段，主要研究内容包括植物NAC转录因子功能分析；果蔬成熟衰老基因功能分析；果蔬质构与品质的生理与分子生物学；果蔬采后生物学与贮藏保鲜研究。该研究得到了国家自然科学基金（32072274，31871848）项目的支持。

作者团队介绍

寇晓虹教授课题组近年来一直致力于番茄成熟调控机制研究，获得5个国家自然科学基金项目支持，在Postharvest Biology and Technology、Horticulture Research、Food Chemistry、Scientia Horticulturae、Food & Function、Food Research International等园艺学、食品科学、采后生物学等主流刊物上发表了相关研究成果。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad019

转自：“园艺研究”微信公众号

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