华中农业大学在番茄果实颜色研究中取得新进展

2020年5月28日，华中农业大学番茄团队在《New Phytologist》发表题为“GREEN STRIPE,encoding methylated TOMATO AGAMOUS-LIKE 1, regulates chloroplast development and chlorophyll synthesis in fruit”的研究论文，克隆了番茄果实颜色GREEN STRIPE基因位点，揭示了转录因子TAGL1调控番茄果实颜色的分子机理。

研究通过对515份番茄核心种质性状的调查，其中7份材料果实表现为条斑表型，因此条斑性状属稀有变异。通过全基因组关联分析（GWAS）结合连锁群体图位克隆的方法，运用表达分析和转基因等分子生物学技术，克隆并鉴定了TAGL1基因调控番茄条斑的形成。通过GWAS分析，与条斑表型相关的显著性主效SNP位于SL2.50ch07_63842838，落在TAGL1的第二内含子中。通过F1表型和F2连锁群体分离比统计，表明番茄条斑表型为隐性性状，由单基因控制。利用图位克隆，将目标基因锁定在M63825和M63919两个标记之间，距离大约93 kb，有11个基因；11个基因表达量测定表明有且只有TAGL1在浅绿条斑中表达量显著性高于绿条斑。在条斑突变体gs中，利用转基因技术获得TAGL1超量转基因系和敲除系的果实都表现为无条斑表型。在绿熟阶段，相比对照gs，超量系果实表皮中叶绿素含量显著性减少，敲除系果实表皮中叶绿素含量显著性增加，这与TAGL1在浅绿条斑和绿条斑中的差异性表达相吻合。通过RNA-Seq、ChIP-Seq和双荧光素酶试验表明，TAGL1影响叶绿素合成及叶绿体发育相关基因的表达。在7份商业番茄品种及LA3530（果实表现为条斑表型）对SNP分析，表明此SNP与条斑性状紧密连锁，暗示着甲基化这种表观修饰是由DNA水平上序列差异引起的。在浅绿条斑和绿条斑中进行小RNA的高通量测序，从TAGL1的第二内含子中MITE转录出来的siRNA在绿条斑中表达高于浅绿条斑，此siRNA可能参与影响TAGL1启动子甲基化。

在条斑番茄品种中，TAGL1仅在果实中差异性表达，产生条斑表型，丰富了番茄果实颜色类型。针对保守的SNP，研究团队开发了标记，可以用于分子标记辅助选择育种。