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在番茄中发现了一种新的水果网状裂纹表型

果实开裂是影响果实完整性并降低番茄以及其他肉质果实商业价值的主要疾病。近日,中国研究人员在番茄中克隆了一个果实FNC基因,并在高等教育出版社出版的开放获取期刊《农业科学与工程前沿》(FASE)上发表了这项研究。

作者王涛涛和张丹秋说,他们通过表型观察、精细定位、转基因植株构建和基因表达检测,克隆了水果网裂(FNC)基因,并在基因渗入系IL4-4中验证了其功能。在一项研究中,结果显示了基因渗入系 IL4-4 中一种新的水果网裂表型,该表型既不存在于番茄的供体亲本 (LA0716) 中,也不存在于受体亲本 (M82) 中。为了揭示表型的调控机制,他们从IL4-4和M82的杂交中分离出F2后代,并确定了果实网裂表型的遗传受单个显性基因控制。进一步基于图谱的FNC克隆基因座被分配到 4 号染色体上一个 230 kb 的区域,该区域被注释为包含 38 个 ORF。测序和注释分析表明FNC是最有可能的候选基因。

FNCAC和FNCIL4-4等位基因的过表达均表现为裂果表型,IL4-4中FNC的转录水平显着高于对照M82,提示转录水平而非氨基酸突变的FNC导致的果实的函数的增益网状龟裂(图2)。此外,他们测试了FNC在具有网裂和非网裂特征的辣椒和甜瓜果实中的表达。他们发现FNC在网裂物种中的表达更高,无论是胡椒还是甜瓜。

此外,细胞质和细胞核定位的FNC增加了涉及木栓质、木质素、脂质、脂质转运和细胞壁代谢的基因的表达。这些发现为水果网裂提供了新的遗传见解,并将促进抗裂品种的分子改良。

通讯作者叶志标认为,基于以上分析,网状裂果可能受两个顺反调控影响番茄裂果基因位点的协同调控。栽培番茄中存在活性的反式调节因子,但缺乏活性的相应结合基序。然而,在S. pennellii 中存在活性顺式元件但反式调节因子是无活性的。IL4-4 中同时存在活性反式调节元件和活性顺式元件,反式元件与FNC启动子的顺式元件结合以激活其表达。这种网状裂纹表型可能涉及其他机制,需要进一步研究。

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