番茄miR166-SlHB15A调节模块控制胚珠发育和单性结实过程

巴黎萨克莱大学植物科学研究所Abdelhafid Bendahmane团队揭示番茄SlHB15A通过控制植物激素的合成过程影响其结实；同时，在不利温度下可通过与miR166形成调节模块，控制番茄胚珠发育和单性结实过程。相关研究成果于2021年7月在线发表在《Molecular Plant》上。

研究者首先在不利温度条件下筛选EMS诱变番茄突变体，发现pf1突变体表现出无籽、发育畸形的果实，pf1植物在32 ℃/24 ℃的昼夜温度及不利温度条件下更具有结果优势。蛋白序列比对及进化树分析显示，PF1编码的蛋白为HD-ZipIII家族成员，将该基因命名为SlHB15A。研究者使用Crispr-cas9技术对SlHB15A进行定点编辑。发现该基因的剪接、缺失或错义突变都能引起番茄单性结实的出现，验证了SlHB15A可在未受精的情况下抑制果实发育。除此之外，在低温胁迫条件下，野生型植株的结实率显著降低，但SlHB15A功能缺失的突变体不受影响。杂合的突变植株表现出单性结实，表明SlHB15A单倍剂量不足以抑制低温胁迫下的果实结实。据报道，HD-ZipIII转录因子的mRNA积累由miR166s所控制。于是，研究者使用rt-qPCR及原位杂交验证SIHB15A mRNA丰度是否也受miR166s控制。原位杂交结果显示，miR166和SlHB15A在合轴、花序和花分生组织及发育的花中共表达。并且，miR166敲低SlHB15A等位基因可导致植株产生与单性结实相关的连续异常胚珠。用遗传学方法筛选到不能与miR166进行互补的pf1-6突变体，说明该突变体在未受精的条件下不再产生果实。由此可知，miR166是控制番茄单性结实的冷诱导开关。通过对pf1胚珠和未受精的WT胚珠进行转录组数据分析，研究者发现差异表达基因主要集中在生长素、乙烯和果实发育相关途径中。结合DNA亲和纯化测序数据（DAP-seq）分析，表达上调的基因富集在生长素合成、转运和信号转导相关途径，而表达下调基因则富集在乙烯生物合成和信号转导途径，暗示SlHB15A可能作为一种双功能转录因子发挥作用。总之，在没有受精的情况下，SlHB15A抑制生长素的合成，并激活乙烯的合成，维持植物子房处于生长停滞阶段。蔬