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亮点文章 | 番茄YABBY2b功能鉴定及下游基因的表达分析

花匠小妙招
2025-09-23 14:53

番茄YABBY2b功能鉴定及下游基因的表达分析

孙美华，孙慧贤，田林林，苗妍秀，侯雷平，齐明芳，李天来

番茄（Solanum lycopersicum L.）单位面积产量低，是制约我国设施番茄生产的关键因素。番茄单位面积产量与果实大小密切相关，主要受遗传基因控制。因此， 深入挖掘调控番茄果实大小的遗传基因，进而调控番茄果实大小，对于番茄生产极为重要。

果实子房室数目和细胞分裂次数会影响果实大小，子房室增加或果皮细胞的分裂次数增多都会使果实增大，反之则会造成果实变小。当然，细胞大小变化也会不同程度改变果实大小。番茄子房室数目调控基因为fasciated位点（SlCLAVATA3）和lc位点（SlWUSCHEL）。 3个番茄果重QTL位点：fw2.2、fw3.2和fw11.3，均是通过影响果实细胞分裂和细胞膨大过程调控番茄果实大小。fw2.2位点候选基因为SlFW2.2/Cell Number Regulator，编码细胞分裂抑制子，在细胞膜及附近处与 CKII激酶（casein kinaseII）β亚基结合形成复合体并参与细胞周期信号转导，进而控制番茄果实大小。fw3.2位点候选基因为SlKLUH，其转录起始位点上游512 bp处突变，导致果实大小改变。SlKLUH编码CYP78A家族中P450酶，通过调控脂类代谢基因SlSHN2（SHINE1）表达参与脂类代谢过程，最终影响番茄果实大小。fw11.3位点其候选基因为SlCSR/Cell Size Regulator，编码细胞大小调控子，可能参与细胞分裂素信号转导和生物合成以及生长素的信号转导和运输过程，影响果实发育后期果皮细胞膨大，从而引起果实大小变化。

番茄SlYABBY2b是YABBY基因家族成员，编码一类植物特有的YABBY转录因子，主要调控叶片、花和果实等侧生器官的发育，对植物的生长和发育起着至关重要的作用。但 目前番茄SlYABBY2b的功能尚有争议。

近日， 《生物技术通报》在线发表了题为《番茄YABBY2b功能鉴定及下游基因的表达分析》的研究报告。本研究利用CRISPR/Cas9技术构建番茄SlYABBY2b突变体材料，明确番茄SlYABBY2b功能，并解析其对番茄果实大小的调控机制，以期为番茄育种提供优质基因资源，促进番茄产业发展。

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本文主要包括以下几部分内容：

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果

2.1番茄yabby2b纯合突变体鉴定

2.2 SlYABBY2b调控番茄株高和果实大小

2.3 SlYABBY2b调控番茄子房细胞分裂

2.4 在番茄果实发育早期SlYABBY2b调控细胞分裂抑制子SlFW2.2表达

3 讨论

4 结论

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YABBY家族基因主要调控侧生器官的极性发育、边缘的形成、茎尖分生组织和叶的发育、叶片的成熟等。番茄含有9个YABBY家族基因，INNER NO OUTER（SlINO）调控胚珠的发育；CRABS CLAW a（SlCRCa）和CRABS CLAW b（SlCRCb）调控花分生组织建成、心皮发育和果实大小。而SlYABBY2b功能一直有争议，有人认为其调控果实心室数量，但基因沉默或过表达后对心室数量影响较小。本研究通过CRISPR/Cas9技术编辑番茄SlYABBY2b，获得yabby2b突变体，观察发现yabby2b突变体果实的心室数量与野生型相比无明显变化，而呈现植株变矮、果实变小表型， 表明番茄SlYABBY2b基因对心室数量无调控作用，而具有调控株高和果实大小的功能。

进一步分析果实发育过程发现， yabby2b突变体的子房从开花后11 d开始比野生型明显变小，其子房壁和子房隔膜的细胞数量与野生型相比显著减少。因此， 推测番茄SlYABBY2b突变后果实发育早期的细胞分裂受到抑制，导致突变体的果实变小。SlFW2.2、 SlKLUH和 SlCSR均是影响细胞分裂过程调控果实大小的关键基因，因此，进一步分析 yabby2b突变体中关键基因表达的变化，发现在果实发育早期即开花后1-11 d， SlYABBY2b突变后， SlFW2.2的表达水平上调，而且还发现 SlFW2.2的启动子上有YABBY转录因子调控元件，因此， 推测SlYABBY2b转录因子调控SlFW2.2表达。SlCSR表达水平虽也上调，但未在其启动子上发现YABBY转录因子的调控元件。综上， 推测SlYABBY2b可能是通过调控SlFW2.2表达，进而影响果实发育早期的细胞分裂，最终调控番茄果实大小。SlFW2.2编码细胞分裂抑制子，在细胞膜及附近处与CKII激酶（casein kinaseII）β亚基结合形成复合体并参与细胞周期信号转导，控制番茄果实大小。由于SlFW2.2蛋白具有膜结构域并且在质膜表面或附近积累，推测胞外信号激活SlFW2.2蛋白，再由CKII激酶β亚基介导的MAPK信号束传递给细胞信号抑制子CDK（cyclin dependent kinases）协调果实发育过程中所有组织的细胞分裂。关于SlYABBY2b转录因子对 SlFW2.2的调控作用，未来将用酵母单杂交、EMSA等分子试验验证，最后通过遗传学手段证实其调控关系及对细胞分裂和果实发育的作用。

番茄中SlYABBY2b调控株高和果实大小，其可能通过调控细胞分裂抑制子SlFW2.2表达，进而影响果实发育早期的细胞分裂，最终调控果实大小。

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