中国学者发现控制番茄果实“网裂”（FNC）表型的基因

      番茄是一种受到大众普遍喜爱的蔬果，在市场中经常可以看到番茄的身影。随着经济的发展，消费者对番茄外观品质的要求也越来越高，但是在番茄生产中普遍存在着一种现象------裂果。不难发现，在市场、超市或者是其他地方，有时会出现表皮破裂的番茄，流出了汁液，这直接影响了果实的完整性，降低了果实的商品价值，也影响了消费者的观感。目前在科研中，研究者们关于裂果番茄机制的研究还具有一定的局限性，更多地集中在了生理生化的角度，内部精细的分子调控网络需要进一步探究。因此解析调控番茄裂果的分子机制能对今后番茄育种中选育抗裂优良性状的品种具有重要的意义，也可以提高市场中番茄的整体水平。2021年7月15日，华中农业大学叶志彪教授团队鉴定了一个控制番茄果皮网状裂的候选基因FRUIT-NETTED-CRACKING (FNC)，并将此研究发表在Frontiers of Agricultural Science and Engineering (简称FASE)期刊上，该刊是由高等教育出版社出版的一种开放获取期刊。

      在这项研究中，团队成员在众多番茄植株中发现了一类具有网状裂纹的番茄，这类番茄属于渐渗系（Introgression lines，是利用回交、自交并用分子标记辅助选择相结合的方法，使受体的染色体片段被供体的染色体片段所取代而构建成的）IL4-4，它们的供体亲本是野生番茄潘那利，轮回亲本是栽培番茄M82。有趣的是，在亲本中都没有这样的表型，只有渐渗系中发现了番茄果实网状裂纹的性状，于是中国学者便针对这一表型进行了研究。

       作者首先对覆盖全基因组的50份渐渗系群体的果实进行了观察分析，发现只有渐渗系IL4-4在果实生长发育过程中，果皮出现网状裂纹表型。通过遗传分析表明，果皮网纹是显性遗传，由IL4-4的渗入区段所控制。利用图位克隆的方法发现ORF5（Solyc04g082540.1.1，命名为FNC）是可能的候选基因。

      之后作者进行了验证，发现FNC双定位于细胞质和细胞核，并且超量表达FNC可以在本没有网状裂纹的番茄中出现裂果的表型，而且这个基因的表达量越高番茄网状裂纹就越明显。除此之外，作者还发现FNC超量表达能可以引起木栓质代谢、木质素代谢、脂质代谢、脂质运输和细胞壁代谢等途径相关基因表达显著上调。更有意思的是，中国学者还发现除了在番茄中，在有网状裂纹的辣椒和甜瓜中FNC的表达也远远高于表明光滑的辣椒和甜瓜，表明这个基因在不同蔬果中有着相似的作用机理，为研究瓜果蔬菜的裂果提供了一个新的方向。

       这项研究阐明番茄裂果网纹形成机理提供了科学依据，对番茄裂果性状的遗传改良有着重要意义，并将促进抗裂纹品种的分子改良。今后可通过这项研究更好地提高番茄产量，减少市场上番茄裂果的出现。

原文信息

Chunli ZHANG , Taotao WANG , Jing LI, Danqiu ZHANG, Qingmin XIE, Shoaib MUNIR, Jie YE, Hanxia LI, Yongen LU, Changxian YANG, Bo OUYANG, Yuyang ZHANG, Junhong ZHANG, Zhibiao YE. Functional gain of fruit netted-cracking in an introgression line of tomato with higher expression of the FNC gene. Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 2021, 8(2): 280–291 DOI: 10.15302/J-FASE-2020374