中国农业科学院Cell子刊发布番茄研究重要成果

　　

生物通报道  来自中国农业科学院、中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员，通过绘制番茄果实发育过程中全基因组脱氧核糖核酸酶I(DNase I)超敏位点图谱，鉴别出了一些调控DNA元件。这一重要的研究成果发布在5月29日的《Molecular Plant》杂志上。

中国农业科学院的崔霞（Xia Cui）研究员、杜永臣（Yongchen Du）研究员，及中科院遗传与发育生物学研究所的Hong Yu是这篇论文的共同通讯作者。

番茄栽培历史悠久因其基因组小（950Mb），生长周期短（坐果到成熟约60天），且与拟南芥、水稻、玉米等模式植物亲缘关系较远而成为了研究肉质果实发育和成熟的模式植物（E2泛素结合酶参与番茄果实成熟调控 ）。现已获得大量番茄种质资源、突变体库、高密度遗传图谱、EST资源，且瞬时表达和稳定转化技术成熟。

2012年5月，来自美国康奈尔大学，英国诺丁汉大学，中科院国家基因研究中心等处的研究人员，首次公布了番茄的基因组，极大地推动了番茄功能基因组学及分子遗传学研究（中国科学家领导国际团队构建番茄变异组图谱 ）。

2014年，中国农业科学院深圳农业基因组研究所副所长、蔬菜花卉研究所研究员黄三文领导的国际团队构建了番茄的变异组图谱。他们通过对360份番茄种质全基因组的分析，发掘了1100多万个SNP标记，重建了番茄驯化和育种的基因组学历史，为番茄生物学研究提供了新的工具，也奠定了番茄全基因组设计育种的基础。研究结果发布在10月12日的Nature Genetics杂志上（Nature重大成果：中方参与 首次公布西红柿基因组 ）。

在这篇新文章中，作者们指出番茄果实的发育成熟涉及到大量代谢途径的调节及生理生化属性的显著改变，受到转录调控的精确控制，而这取决于调控蛋白对启动子和其他顺式调控元件的可接近性。这种可接近性及它对基因表达的影响在定义发育过程中起着重要的作用。

索取NEB定点突变试剂盒Q5 Site-Directed Mutagenesis Kit的详细技术资料请填写联系方式

为了了解番茄果实发育过程中调节形态和解剖改变的功能元件和调控机制，研究人员报告称他们利用开花后20天以及破色期(Breaking stage)时来自番茄品种‘Moneymaker’的果实组织构建出了全基因组高分辨率DNase I超敏位点(DHSs)图谱。

通过搜索果实发育各个阶段DHSs的变异，他们准确地找到了与发育特异性基因相关的最有可能的超敏位点。通过检测这些发育特异性基因或抗坏血酸生物合成信号通路中一些基因DHSs上的结合基序（binding motif），他们揭示出了促成植物成熟和专门代谢信号通路协调基因转录的常见调控元件。

这项新研究工作将大大推动更好地了解番茄果实发育与成熟过程中基因的调控动态。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Identification of regulatory DNA elements using genome-wide mapping of DNase I hypersensitive sites during tomato fruit development

Development and ripening of tomato fruit are precisely controlled by transcriptional regulation, which depends on the orchestrated accessibility of regulatory proteins to promoters and other cis-regulatory DNA elements. This accessibility and its effect on gene expression play a major role in defining the developmental process. To understand regulatory mechanism and functional elements modulating morphological and anatomical changes during fruit development, we generated genome-wide high-resolution maps of DNase I hypersensitive sites (DHSs) from the fruit tissues of the tomato cultivar ‘Moneymaker’ at 20 days post anthesis (DPA) as well as break stage. By exploring variation of DHSs across fruit development stages, we pinpointed the most likely hypersensitive sites related with development-specific genes. By detecting binding motifs on DHSs of these development-specific genes or genes in ascorbic acid biosynthetic pathway, we revealed the common regulatory elements contributing to the coordinate gene transcription of plant ripening and specialized metabolic pathways. This work will significantly contribute to a better understanding of the regulatory dynamics of genes through tomato fruit development and ripening.

作者简介：

崔 霞

女,研究员, 博士生导师。1994年毕业于沈阳农业大学土壤与植物营养专业，2000年毕业于中国农业大学农学专业，获硕士学位，2006年毕业于中国科学院遗传与发育生物学研究所，获博士学位。现主要从事番茄果实和马铃薯块茎发育，番茄株型及品质相关的功能基因的发掘及调控机制研究。实验室已经建立了番茄和马铃薯的转基因平台；将利用反向遗传学和正向遗传学相结合的方法克隆并验证一些发育相关重要调控因子的功能；利用代谢组研究，发掘并克隆品质相关的基因并对其调控机制进行研究；开展基因定点敲除及其它新现代育种技术的应用研究。已经在Nature Genetics，PNAS，Plant Cell等杂志上发表文章多篇。

杜永臣

博士，研究员，1982年1月北京农业大学园艺系本科毕业，1987年同大学硕士毕业。1989年10月至1995年在日本国立三重大学生物资源学院攻读博士学位和做博士后研究。2000年3月至7月在美国加州大学戴维斯分校做合作研究。现任中国农业科学院蔬菜花卉研究所所长，番茄育种课题组组长。博士生导师，中国农业科学院二级岗位杰出人才，农业部有突出贡献中青年专家，享受政府特殊津贴。兼任国家自然科学基金、北京市自然科学基金和河北省自然科学基金的评审专家，中国园艺学会副秘书长，中国农业科学院学术委员会委员，天津市农业生物技术中心学术委员，农业部全国番茄区域试验负责人 　　

目前从事番茄遗传育种研究。主要研究内容包括，番茄抗逆性形成的生理、生化机制和抗逆材料的鉴定、筛选技术；利用分子标记、基因工程等生物技术、现代育种技术筛选和创造抗逆、抗病、优质育种材料；保护地和露地番茄优良新品种的选育；国家番茄新品种DUS测试指南及番茄产品质量标准研制等。“九五”主持和参加国家重点科技攻关项目番茄育种专题的“番茄耐低温材料选育研究”、“番茄抗病材料选育研究”、“番茄育种技术研究”、农业部“948”项目、教育部、人事部回国留学人员资助项目、国际合作项目等各类项目11项，荣获国家科技进步二等奖1项，发表论文30多篇，“十五”主持国家攻关课题“工厂化专用品种选育”、“863”项目等10多项。