文獻(xiàn)題目：The transcription factor SlDOF9 directly activates SlELP5 expression to regulate inflorescence length in tomato

發(fā)表期刊：Journal of Genetics and Genomics

影響因子：7.9

發(fā)表時(shí)間：2026年5月15日

發(fā)表單位：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院

藍(lán)景科信提供：RNA-seq、Dual-LUC技術(shù)服務(wù)

主要研究內(nèi)容：

番茄（Solanumlycopersicum）是重要園藝作物，也是研究果實(shí)與花序發(fā)育的經(jīng)典模式植物。花序結(jié)構(gòu)直接決定產(chǎn)量，影響花、果數(shù)量、果實(shí)空間排布，同時(shí)關(guān)乎栽培與機(jī)械化采收效率。花序長度與分枝數(shù)是花序核心性狀，決定果簇形態(tài)與養(yǎng)分分配，是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、機(jī)械化適配育種的重要改良靶點(diǎn)。目前雖已鑒定多個(gè)花序發(fā)育調(diào)控基因，但花序長度自然變異的遺傳基礎(chǔ)尚不清晰。

本研究以長花序醋栗番茄LA1256與短花序栽培番茄Moneymaker構(gòu)建遺傳群體，在2號染色體精細(xì)定位到控制花序長度的相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)qIFL2.1，鎖定延伸復(fù)合體編碼基因SlELP5為核心候選基因。親本材料中SlELP5啟動子存在大量序列變異，其表達(dá)水平與花序長度顯著負(fù)相關(guān)；在LA1256背景下構(gòu)建SlELP5過表達(dá)株系，表型鑒定顯示植株花序長度、單株花果數(shù)量顯著下降，而花序節(jié)間長度無明顯改變，證明SlELP5通過調(diào)控花序分生組織發(fā)育進(jìn)程負(fù)調(diào)控花序長度。為解析其分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，本研究對野生型LA1256與OE-SlELP5幼花序頂端開展RNA-seq轉(zhuǎn)錄組測序，共鑒定7023個(gè)差異表達(dá)基因，其中3675個(gè)上調(diào)、3348個(gè)下調(diào)；GO功能富集表明差異基因集中富集于細(xì)胞骨架組裝、細(xì)胞壁重塑、細(xì)胞周期調(diào)控等與分生組織細(xì)胞增殖分化密切相關(guān)的通路，說明SlELP5通過重編程細(xì)胞生長相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序改變花序發(fā)育節(jié)奏。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)同時(shí)顯示，已知花序調(diào)控因子SlDOF9、SlARF5、SlSOC1、SlMBP20在過表達(dá)株系中均顯著上調(diào)，提示SlELP5與SlARF5-SlDOF9通路存在緊密關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步結(jié)合酵母單雜交、雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)、EMSA 凝膠遷移實(shí)驗(yàn)等體內(nèi)外互作驗(yàn)證，證實(shí)SlDOF9可直接結(jié)合SlELP5啟動子上的AAAAG順式元件并激活其轉(zhuǎn)錄，形成SlDOF9–SlELP5調(diào)控模塊。此外，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組差異與ATAC-seq染色質(zhì)開放區(qū)數(shù)據(jù)，明確SlELP5啟動子69bp插入缺失變異是造成兩親本基因表達(dá)分化的關(guān)鍵順式標(biāo)記，群體基因組分析進(jìn)一步證明該啟動子變異在野生與栽培番茄間形成清晰單倍型分化，為番茄花序長度馴化與分子育種提供靶點(diǎn)。

本研究揭示了SlDOF9–SlELP5分子模塊調(diào)控番茄花序長度的分子通路，為理解番茄花序結(jié)構(gòu)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新見解，也為未來通過分子育種精準(zhǔn)改良番茄花序性狀、提高產(chǎn)量潛力提供了重要候選基因和理論基礎(chǔ)。

圖1. SlELP5調(diào)控番茄花序長度的功能驗(yàn)證。A：野生型LA1256株系與兩個(gè)獨(dú)立SlELP5過表達(dá)株系（OE1-SlELP5、OE2-SlELP5）的花序表型。B：采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qRT-PCR）檢測LA1256與SlELP5過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株中SlELP5的相對表達(dá)量，證實(shí)目標(biāo)基因成功過表達(dá)。C：統(tǒng)計(jì)LA1256與SlELP5過表達(dá)植株的花序長度。D：統(tǒng)計(jì)LA1256與SlELP5過表達(dá)植株單根花序的花朵數(shù)量。E：統(tǒng)計(jì)LA1256與SlELP5過表達(dá)植株花序內(nèi)部節(jié)間長度。F：轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）對比LA1256與SlELP5過表達(dá)植株得到的差異基因火山圖。G：qRT-PCR驗(yàn)證LA1256與SlELP5過表達(dá)植株中SlELP5的表達(dá)水平。H：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達(dá)植株中SlDOF9的表達(dá)量。I：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達(dá)植株中SlARF5的表達(dá)量。J：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達(dá)植株中SlSOC1的表達(dá)量。K：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達(dá)植株中SlMBP20的表達(dá)量。

圖2. SlDOF9結(jié)合SlELP5啟動子并激活其轉(zhuǎn)錄表達(dá)。A：SlDOF9在本氏煙草葉片表皮細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位。瞬時(shí)表達(dá)35S:SlDOF9-GFP融合載體與空載GFP對照，SlDOF9-GFP熒光信號主要定位于細(xì)胞核。B：SlDOF9酵母轉(zhuǎn)錄自激活試驗(yàn)。將全長SlDOF9與GAL4 DNA結(jié)合域融合，酵母在選擇性培養(yǎng)基上正常生長且菌落呈藍(lán)色，證明SlDOF9具備轉(zhuǎn)錄激活活性。C：酵母單雜交試驗(yàn)驗(yàn)證SlDOF9與SlELP5啟動子存在互作。共轉(zhuǎn)化SlELP5啟動子報(bào)告載體與SlDOF9效應(yīng)載體的酵母，在含X-gal的篩選培養(yǎng)基上顯藍(lán)色，空載對照組無顯色。D：本氏煙草葉片雙熒光素酶試驗(yàn)證明SlDOF9激活SlELP5啟動子。相較于空載對照，共表達(dá)35S:SlDOF9可顯著提升SlELP5啟動子驅(qū)動的LUC/REN熒光比值，圖中展示代表性熒光成像與相對熒光活性數(shù)值。E：凝膠遷移阻滯實(shí)驗(yàn)（EMSA）證實(shí)SlDOF9可直接結(jié)合SlELP5啟動子。加入未標(biāo)記競爭探針后，特異性遷移條帶強(qiáng)度隨競爭探針濃度升高而減弱。