武汉植物园在番茄蜡质合成研究中取得新进展

　　

我国是世界上最大的番茄生产国，但由于番茄采后易腐烂变质，每年在运输、贮藏和销售过程中都会造成巨大的经济损失，培育耐储优质番茄新品种是当前番茄育种的重要目标。果皮蜡质是覆盖在果实最外层的疏水性物理屏障，改变其组分和结构能显著影响果皮保水性，从而在延长果实货架期的同时提升果实品质。近日，中国科学院武汉植物园高磊团队在International Journal of Biological Macromolecules期刊在线发表了题为“Identification of long-chain acyl-CoA synthetase gene family reveals that SlLACS1 is essential for cuticular wax biosynthesis in tomato”的研究论文，通过对番茄长链酰基辅酶A合成酶（Long-chain Acyl Co A synthetase, LACS）基因家族进行系统分析和功能解析，揭示SlLACS1是番茄表皮蜡质合成的关键因子，在增强番茄抗旱性和延长果实货架期方面具有重要应用潜力。

C16:0和C18:0短链脂肪酸在LACSs作用下形成蜡质合成的前体，是植物表皮蜡质合成过程的限速步骤。研究团队通过全基因组鉴定分析发现番茄中共存在11个LACS基因，分析该家族基因在番茄不同组织中的表达模式发现SlLACS1同时在番茄果实外表皮和叶片中高表达，暗示其参与番茄表皮蜡质的合成。为了进一步解析SlLACS1基因的功能，研究团队利用基因编辑技术在番茄中敲除了SlLACS1基因，导致叶片表皮蜡质和果皮蜡质含量下降了22.5-34.2?%，表明SlLACS1为番茄蜡质合成的关键基因。进一步通过干旱和失水实验发现，SlLACS1基因敲除突变体幼苗对干旱更加敏感，而且其果实货架期显著缩短，证明SlLACS1通过参与表皮蜡质合成，在增强番茄抗旱性和延长果实货架期方面发挥重要作用。本研究揭示了番茄SlLACS1基因参与番茄蜡质合成的分子机制，为培育耐干旱和耐储藏番茄新品种提供了分子依据。

中国科学院武汉植物园园艺植物基因组与分子改良团队吴攀博士为该论文第一作者，中国科学院武汉植物园高磊研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省创新群体项目、湖北洪山实验室和中国博士后科学基金的资助。

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图1、SlLACS1敲除番茄和野生型番茄抗旱性和果实货架期的比较

A.番茄叶片失水速率比较。B.番茄叶片叶绿素释放速率比较。C.番茄幼苗抗旱实验。D.番茄果实甲苯胺蓝染色分析。E.番茄果实失水速率比较。F.番茄果实货架期比较。