根据发表在《自然植物》上的一项研究,中国科学家阐明了西红柿果形形成的机制,并开发了用于机械收获的新鲜西红柿。

科学家设计出适合机械收获的新鲜西红柿

20世纪60年代初,fs8.1突变导致番茄果实形状从圆形变为块状,大大提高了番茄果实的抗逆能力,并带来了番茄加工从传统手工采收向机械化生产的重大变革。由于fs8.1位于异染色质区域,因此之前尚未鉴定出潜在的基因。

本研究中,中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员带领的研究人员报道了fs8.1的克隆、功能表征和育种应用。

他们证明,fs8.1突变对子房壁细胞增殖的促进作用比对小柱细胞增殖的作用更强,从而导致果实形状拉长。然后他们鉴定了FS8.1基因,发现它编码一种非典型GT-2因子,该因子缺乏特征性的三螺旋DNA结合域。

进一步的研究表明,FS8.1通过与经典GT-2因子SlGT-16形成转录模块来激活细胞周期抑制基因SlKRP2。在野生型(WT)卵巢中,卵巢壁中FS8.1和SlGT-16的表达水平均高于小柱中。

因此,SlKRP2在子房壁中的表达高于在小柱中的表达,从而产生圆形的果实。然而,在fs8.1突变卵巢中,FS8.1不起作用。因此,子房壁中的SlKRP2表达低于小柱中的表达,从而导致果实拉长。

引人注目的是,新鲜市场品种中不存在fs8.1。与加工番茄的果实相比,新鲜市场番茄的果实在营养和风味方面品质更高。然而,新鲜市场番茄果实在收获、运输和储存过程中可能会经历与软果相关的严重变质。

自然成熟相关的突变已被用来提高果实的硬度。然而,它们常常对颜色、风味和营养质量产生不利影响。fs8.1不影响果实成熟。因此,FS8.1的克隆提供了一种在不影响质量的情况下重新设计新鲜市场番茄以实现机械化生产的潜在方法。

事实上,新鲜市场品种中FS8.1的敲除导致抗压性增强。重要的是,该策略不会影响成熟果实的关键质量指标,包括总可溶性固形物含量以及糖、酸和番茄红素的水平。

此外,控制番茄不确定生长的FS8.1和SP的同时突变,将产生圆形果实的不确定新鲜市场番茄植物转化为产生适合机械收获的方形果实的确定植物。