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番茄叶片和果实大小调控研究获进展

近日,中国科学院西双版纳热带植物园研究员陈江华团队在New Phytologist期刊上发表研究论文,阐述了番茄叶片和果实发育过程中,SlSAP1和SlSAP2调节SlKIX8和SlKIX9的稳定性,进而冗余地调控番茄叶片和果实的大小。

番茄(Solanum lycopersicum L)是茄科茄属最重要的园艺作物。番茄果实的最终大小是由一个复杂的发育过程决定的,其中涉及很多因子的参与。该过程依赖于两个相互关联细胞生物学事件的协同调控,即细胞分裂和细胞扩张。果实大小是影响作物产量的关键农艺性状,对其调控机制的深入研究对农业生产具有重要意义。

为阐明调控番茄果实大小的分子机制,该研究通过全基因组序列分析,在番茄基因组中鉴定出拟南芥SAP的同源基因有两个拷贝,分别命名为SlSAP1和SlSAP2。遗传学分析表明,SlSAP1和SlSAP2通过协同调控细胞分裂和细胞伸长过程,以功能冗余的方式共同调控番茄果实和叶片器官大小。蛋白互作实验证实,SlSAP1和SlSAP2均能与SlASK1、SlASK2和SlASK3发生相互作用,表明这两个蛋白可能通过形成SCF(Skp1-Cullin-F-box)类泛素连接酶复合体来参与泛素-蛋白酶体途径。进一步研究发现,SlSAP1和SlSAP2可与果实大小的负调控因子SlKIX8和SlKIX9直接互作,并显著影响这两个调控因子的蛋白稳定性。

该研究首次揭示了SlSAP-SlKIX分子模块在番茄果实发育中的核心调控作用,不仅证实了SAP家族蛋白在肉质果实大小调控中的功能,更为重要的是阐明了其通过SCF复合体介导的蛋白泛素化降解途径调控果实发育的分子机制。

该研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项以及云南省兴滇英才项目等的支持。

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番茄cr-slsap1cr-slsap2双突变体通过减少果皮厚度产生较小的果实

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SlSAP1和SlSAP2调控SlKIX8和SlKIX9的蛋白稳定性