近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室番茄團(tuán)隊在國際遺傳學(xué)期刊《PLoS Genetics》發(fā)表了題為《Genome-wide association analysis identifies a natural variation in basic helix-loop-helix transcription factor regulating ascorbate biosynthesis via D-mannose/L-galactose pathway in tomato》的研究論文，報道了番茄果實代謝變異的遺傳基礎(chǔ)，重點解析了番茄進(jìn)化過程中抗壞血酸（Vc）變異的調(diào)控機(jī)制。

　　番茄是世界上營養(yǎng)價值*的蔬菜作物之一，具有豐富的遺傳多樣性。揭示糖、有機(jī)酸等初級代謝物的遺傳基礎(chǔ)可以為番茄品質(zhì)育種提供指導(dǎo)，同時也能提高番茄的產(chǎn)量和抗逆性。本研究通過對不同生長環(huán)境下的302份番茄材料的全基因組關(guān)聯(lián)分析，鑒定了92個代謝性狀的388個suggestive SNPs（包括126個顯著SNPs）。利用連鎖作圖對可溶性固形物（SSC）的遺傳位點進(jìn)行了驗證。本研究進(jìn)一步對番茄果實抗壞血酸顯著關(guān)聯(lián)位點TFA9（TOMATO FRUIT ASCORBATEON CHROMOSOME 9）進(jìn)行了功能分析。

　　研究結(jié)果表明，該位點編碼一個bHLH轉(zhuǎn)錄因子SlbHLH59，該蛋白定位于細(xì)胞核。酵母單雜交和瞬時表達(dá)分析結(jié)果顯示SlbHLH59直接結(jié)合于抗壞血酸生物合成途徑之一的D-甘露糖/ L-半乳糖合成途徑中的PMM、GMP2和GMP3基因啟動子，促進(jìn)抗壞血酸積累。研究分析發(fā)現(xiàn)SlbHLH59的啟動子中的一個8-bp 插入缺失（InDel_8）與果實抗壞血酸含量完全連鎖。InDel_8位于一個影響基因表達(dá)的5'UTR Py-rich stretch motif中，其通過影響SlbHLH59基因的表達(dá)來影響抗壞血酸積累。

　　進(jìn)化分析表明，在番茄馴化、改良過程中選擇了低表達(dá)的SlbHLH59等位基因。研究結(jié)果為抗壞血酸生物合成在番茄馴化過程中的調(diào)控和選擇提供了一個典型案例。研究結(jié)果為番茄果實中代謝物的自然變異提供了新的遺傳視角，將促進(jìn)代謝物性狀在番茄改良中的高效利用。此外，本研究中所發(fā)現(xiàn)的變異基因和多態(tài)性為進(jìn)一步的基因組比較研究和提高番茄和其他園藝作物果實營養(yǎng)品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

　　園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室番茄團(tuán)隊博士后葉杰為該論文*作者，葉志彪教授和張余洋教授為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系、中國博士后基金、湖北省自然科學(xué)基金和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)自主創(chuàng)新基金的資助。

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