番茄植株發育的關鍵分子機制

在《Development》雜志上發表的一篇文章中，巴西 圣保羅大學Luiz de Queiroz農業學院(ESALQ-USP)的研究人員描述了與番茄植物(Solanum lycopersicum)發育有關的機制，并指出了創造提高番茄產量的新技術的方法。

植物中與果實發育相關的許多過程發生在花分生組織，這是一個富含干細胞的區域。番茄的花既有雄蕊，主要由花藥和花粉組成;也有雌蕊，其子房含有胚珠(卵細胞)，用于種子和果實的產生。受精的胚珠成熟為種子，種子被果實覆蓋。從技術上講，果實是成熟的子房。

根據研究人員的說法，即使在理想的授粉和受精條件下，番茄植物也只能在microRNAs(調節基因表達的小RNA分子)和赤霉素激素介導的途徑正確相互作用以觸發初始卵巢發育的情況下才能發育。

大約十年前，同一小組的先前研究證明了一種名為miR156的microRNA在調節番茄花分生組織大小和形狀方面的作用。描述了兩種遺傳途徑，一種參與子房作為果實的初始建立，另一種參與果實內種子的形成。

“在此過程中，我們意識到這些microRNAs可以與某些植物激素相互作用，這些激素對卵巢的形成和建立以及后來的果實發育也很重要。其中一種植物激素是赤霉素，它與microRNAs一起促進番茄開花，”Fábio Tebaldi Silveira Nogueira說，他是這篇文章的最后一位作者。Nogueira是ESALQ-USP生物科學系植物發育分子遺傳學實驗室的研究員。

在他們的最新研究中，由FAPESP通過三個項目(18/17441- 3,18 /13316-0和19/20157-8)資助，研究人員將兩組研究結果聯系起來，**在文獻中表明，當卵巢在花分生組織中形成時，miR156調節的遺傳途徑與赤霉素強烈相互作用。

為了詳細了解這一過程，他們分析了番茄的轉錄組(植物基因表達的所有RNA)，并對其進行了修改，以產生大量和少量的植物激素和microRNA。最初，這創造了具有更多miR156活性的轉基因植物。然后將這些植物與對赤霉素有強烈反應的突變植物結合。當他們在同一株植物中結合這些變化時，研究人員發現子房無法形成果實。

“我們觀察到，當這兩種途徑發生改變，不能相互交流——有缺陷地相互作用或根本不相互作用時，本應產生子房和果實的花分生組織就會發育成無定形結構，而不會形成種子發育所需的室腔。通過這種方式，我們描述了番茄花分生組織中子房形成的初步控制，這是植物后來結果的關鍵階段，”Nogueira說。

他補充說，即使在授粉和受精條件理想的情況下，果實也不會形成，除非最初的子房發育正確，赤霉素和microRNA途徑之間有適當的相互作用。

經濟的重要性

雖然在科學文獻中已經有大量關于植物子房的遺傳學和生理學的可靠信息，但這是**次描述microRNAs和赤霉素之間的相互作用，特別是在像番茄這樣具有重要經濟意義的植物中。

Nogueira說:“這些知識為操縱和增加果實中的種子數量以提高作物產量甚至調節果實大小提供了遺傳和生理基礎。值得一提的是，無論是食用番茄還是工業番茄，種子都是最有價值的物品之一。”

研究人員現在想找出microRNAs和激素的其他途徑是否也以任何方式相互作用并影響植物的發育，例如通過增加果實的數量和大小。

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