近日，生命科學(xué)學(xué)院孟慶偉教授團(tuán)隊(duì)在《Plant Physiology》在線發(fā)表了題為“ETHYLENE-INSENSITIVE 3-LIKE 2 regulates β-carotene and ascorbic acid accumulation in tomatoes during ripening”的研究論文。陳崇博士、張萌博士、張明岳博士為該論文的第一作者，莊焜揚(yáng)副教授和呂巍副教授為該論文的通訊作者。

番茄因其風(fēng)味獨(dú)特深受人們喜愛，而β-胡蘿卜素和抗壞血酸（AsA）是番茄果實(shí)中兩種重要的代謝物。因此，解析果實(shí)成熟中類胡蘿卜素和抗壞血酸（AsA）合成的調(diào)控機(jī)理對于改善番茄果實(shí)品質(zhì)十分重要。

ETHYLENE-INSENSITIVE 3/ETHYLENE-INSENSITIVE 3-LIKEs (EIN3/EILs)是果實(shí)成熟過程中乙烯響應(yīng)的重要因子。該研究發(fā)現(xiàn)EIL2控制番茄(Solanum lycopersicum)的類胡蘿卜素代謝和抗壞血酸(AsA)的生物合成。與野生型(WT)授粉45天后呈現(xiàn)的紅色果實(shí)相比，CRISPR/Cas9 eil2突變體和SlEIL2 RNAi系(ERIs)的果實(shí)呈現(xiàn)黃色或橙色果實(shí)。對ERI和WT成熟果實(shí)轉(zhuǎn)錄組和代謝組數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析表明，SlEIL2參與β-胡蘿卜素和AsA的積累。

圖1. EIL2 RNAi株系、突變體及野生型的果實(shí)表型及類胡蘿卜素含量分析

乙烯響應(yīng)因子(ERFs)是乙烯響應(yīng)途徑中EIN3下游的典型組分。通過對ERF家族成員的全面篩選，我們發(fā)現(xiàn)SlEIL2直接參與調(diào)控四種SlERFs的表達(dá)。其中兩個ERF成員，SlERF.H30和SlERF.G6參與調(diào)控編碼番茄紅素-β-環(huán)化酶2 的基因SlLCYB2的表達(dá)，該酶介導(dǎo)了果實(shí)中番茄紅素向β-胡蘿卜素的轉(zhuǎn)變。此外，抑制SlEIL2 能夠直接促進(jìn) SlGPP3和SlMIOX1 基因的表達(dá)，通過L-半乳糖途徑和肌醇途徑影響果實(shí)中AsA的生物合成。抑制SlEIL2導(dǎo)致AsA增加1.62倍。

該研究解析了番茄果實(shí)中AsA和β-胡蘿卜素生物合成途徑的調(diào)控機(jī)制，對改善番茄的營養(yǎng)價值和貯存性具有重要意義。

圖2. SlEIL2調(diào)節(jié)β-胡蘿卜素和AsA合成的工作模式圖

該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國博士后基金、國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad151

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審      核：賈    波