华中农业大学番茄团队揭示锌指蛋白SlZF3负调控番茄株高的分子机理

株高是农作物重要的性状，也是育种家改良作物的重要目标。半矮化农作物推动了第一次农业“绿色革命”，为化解全球粮食危机作出了巨大贡献。番茄作为世界上最重要的蔬菜作物之一，其株高的调控机制还有待深入研究。

2023年2月，Horticulture Research上线了（Advance Access）华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验番茄团队题为SlZF3 regulates tomato plant height by directly repressing SlGA20ox4 in gibberellic acid biosynthesis pathway 的研究论文。

该团队前期研究揭示了SlZF3参与调控番茄耐盐性的功能和分子机理（Li et al., Plant Biotechnol. J., 2018）。过表达SlZF3还可导致番茄矮化，本研究旨在解析调控株高的分子机制。研究发现，SlZF3受到赤霉素（GA）等多种激素的诱导表达。表型分析发现SlZF3主要通过调控茎杆的细胞长度影响番茄的株高。众多证据表明GA与植株矮化密切相关，推测SlZF3可能通过GA调控番茄株高。通过GA含量测定、外源喷施GA3以及GA合成途径相关基因的表达量测定等实验，发现超量表达系中活性GA4水平降低，半矮化表型可通过外源喷施GA3恢复，GA合成途径多个基因（SlGA20ox4、SlKS、SlKO等）表达量降低；而在干涉系中SlGA20ox4的表达量则提高，推测SlGA20ox4是SlZF3的关键靶基因。作者采用Y1H、LUC、ChIP-qPCR等体内和体外实验证明SlZF3可直接结合到SlGA20ox4的启动子，EMSA实验表明SlZF3可结合SlGA20ox4启动子上的DOFCOREZM元件。最后，作者在SlZF3过表达系的背景上进一步超量表达SlGA20ox4，发现SlZF3过表达系的株高显著增加，从遗传互作上进一步揭示SlZF3通过负调控SlGA20ox4控制番茄株高（图1）。

本研究鉴定并揭示了转录因子SlZF3具有调控番茄株高的生物学功能及调控机理，结合研究团队之前的发现，提出了SlZF3协调调控番茄生长发育与抗逆响应的工作模型（图2）。

华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验番茄团队欧阳波教授和毕业生李营博士（现为河南农业大学园艺学院青年教师）为论文通讯作者，在读博士生罗金英为第一作者。叶志彪教授、卢永恩副教授参与了研究工作。本研究得到了国家自然科学基金（31972416、U1906205、U21A20230）、国家重点研发计划（2022YFE0100900、2018YFD1000800）、国家现代农业产业技术体系（CARS-23-A13）、河南农业大学青年英才（30500728）等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad025

转自：“园艺研究”微信公众号

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