中国科学院揭示加工番茄果形建成机制并创制出适合机采的鲜食番茄材料

2023年9月18日，《Nature Plants》在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员团队题为“Redesigning the tomato fruit shape for mechanized production”的研究论文。该研究克隆了FS8.1基因，阐明其调控果形建成的细胞学基础和转录调控网络，并创制出适合机采的鲜食番茄材料。

研究人员首先从细胞学层面证实FS8.1的主要功能是抑制子房壁细胞增殖。fs8.1突变使子房壁细胞过度增殖，而对中柱细胞的增殖影响不大，进而造成了“方形”果实的产生。随后，利用图位克隆的方法分离得到了FS8.1基因。序列分析结果表明，FS8.1编码1个非典型的Trihelix家族转录因子（又称GT factor）。该转录因子含有保守的转录激活结构域α-helical domain，却不含定义该家族的DNA结合结构域trihelix domain。转录组分析结果表明，FS8.1通过激活细胞周期抑制子基因SlKRP2（KIP-RELATED PROTEIN 2）的表达来调控果形建成。有趣的是，FS8.1虽然可以富集到SlKRP2基因的启动子区域，但不能直接结合启动子。在fs8.1突变体中，作为转录输出的SlKRP2在子房壁中的表达急剧下调，进而削弱了对子房壁细胞增殖的抑制作用，导致方形果实的产生。因此，fs8.1通过改变果实形状来增强了果实的耐压能力，进而推动了加工番茄机械化采收的变革。

该研究发现，敲除鲜食番茄FS8.1基因，可在不影响可溶性糖含量、有机酸含量和番茄红素含量等主要品质性状的前提下，显著提高果实的耐压能力。这表明的确可以整合鲜食番茄品质好与加工番茄耐压性强的优点。而在此基础上，同时敲除FS8.1和SP（控制株型和果实成熟一致性）基因，可创制出株型紧凑、果实耐压能力显著增强、成熟一致性提高的适合机采的鲜食番茄材料。