上海交通大学农业与生物学院尹若贺课题组揭示HY5调控番茄弱光徒长及果实代谢的重要生理学功能

　　我国是设施蔬菜生产大国，在冬季设施蔬菜栽培中，光照不足以及雾霾天气，容易导致设施内部形成弱光环境，引起蔬菜作物徒长，俗称“弱光徒长”，严重影响蔬菜作物的产量、品质和抗性。番茄是一种重要的设施蔬菜，也是蔬菜基础生物学研究的一个常用模式。然而调控蔬菜弱光徒长的机理，以及弱光徒长和果实品质形成之间的关系尚不十分清楚。

 

　　近日，上海交通大学农业与生物学院尹若贺课题组，在Plant Physiology 杂志发表了题为“Pivotal roles of ELonGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato”的研究论文，揭示了转录因子HY5在调控番茄“弱光徒长”和“果实代谢”等方面具有重要的功能。该研究通过转录因子HY5将番茄苗期弱光徒长和后期果实品质建立了重要的联系（Zhang et al., 2022）。

 

　　在该研究中，研究人员制作了番茄HY5的基因编辑突变体以及过表达株系，通过系统的表型分析，发现HY5对番茄不同生长发育阶段都具有重要的调控作用，hy5突变体的不但在苗期，在成株阶段较野生型徒长也更加严重。在红熟期果实中，hy5突变体内大量代谢物的积累较野生型显著下降，伴随着大量基因表达水平下降；表明HY5在果实中的一个重要功能是促进大量代谢物的合成和积累，影响番茄果实品质。此外HY5不但影响番茄地上部分胚轴的伸长，也促进根系生长发育，对于壮苗非常关键。

 

　　该课题组最近报道了在弱光环境下，补充极其微量的紫外光能够促进番茄壮苗，有效的抑制徒长；该过程依赖番茄光感受器（光受体）UVR8 （Liu et al., 2020）。为了揭示光感受器UVR8抑制弱光徒长的机理， 课题组通过一系列生化实验，发现转录因子模块调控BBX20/21-HY5激活HY5基因转录，从而抑制弱光徒长（Yang et al., 2022）。在设施栽培中，弱光和低温往往同时出现，后续工作需要进一步研究番茄如何整合设施内的低温弱光等亚适宜微环境。

 

　　上海交通大学尹若贺副教授为论文通讯作者，课题组助理研究员张春丽博士为论文第一作者。硕士生邬玉洁和刘小瑞，本科生张嘉怡，助理研究员林丽博士等都做出了重要贡献。本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

 

　　参考文献：

 

　　Zhang C, Wu Y, Liu X, Zhang J, Li X, Lin L, Yin R. （2022） Pivotal roles of ELonGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato.   Plant Physiology https://doi.org/10.1093/plphys/kiac133

 

　　Liu X, Zhang Q, Yang G, Zhang C, Dong H, Liu Y, Yin R, Lin L （2020） Pivotal roles of Tomato photoreceptor SlUVR8 in seedling development and UV-B stress tolerance. Biochem Biophys Res Commun 522: 177-183

 

　　Yang G, Zhang C, Dong H, Liu X, Guo H, Tong B, Fang F, Zhao Y, Yu Y, Liu Y, Lin L, Yin R （2022） Activation and negative feedback regulation of SlHY5 transcription by the SlBBX20/21-SlHY5 transcription factor module in UV-B signaling. Plant Cell 10.1093/plcell/koac064

 

　　论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac133