文獻題目：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)表時間：2026年5月15日

發(fā)表單位：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院

藍景科信提供：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、果實空間排布，同時關(guān)乎栽培與機械化采收效率。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)、機械化適配育種的重要改良靶點。目前雖已鑒定多個花序發(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號染色體精細定位到控制花序長度的相關(guān)的數(shù)量性狀位點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，其表達水平與花序長度顯著負相關(guān)；在LA1256背景下構(gòu)建SlELP5過表達株系，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)育進程負調(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個差異表達基因，其中3675個上調(diào)、3348個下調(diào)；GO功能富集表明差異基因集中富集于細胞骨架組裝、細胞壁重塑、細胞周期調(diào)控等與分生組織細胞增殖分化密切相關(guān)的通路，說明SlELP5通過重編程細胞生長相關(guān)轉(zhuǎn)錄程序改變花序發(fā)育節(jié)奏。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)同時顯示，已知花序調(diào)控因子SlDOF9、SlARF5、SlSOC1、SlMBP20在過表達株系中均顯著上調(diào)，提示SlELP5與SlARF5-SlDOF9通路存在緊密關(guān)聯(lián)。進一步結(jié)合酵母單雜交、雙熒光素酶報告系統(tǒng)、EMSA 凝膠遷移實驗等體內(nèi)外互作驗證，證實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分化的關(guān)鍵順式標記，群體基因組分析進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。

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證。A：野生型LA1256株系與兩個獨立SlELP5過表達株系（OE1-SlELP5、OE2-SlELP5）的花序表型。B：采用實時熒光定量PCR（qRT-PCR）檢測LA1256與SlELP5過表達轉(zhuǎn)基因植株中SlELP5的相對表達量，證實目標基因成功過表達。C：統(tǒng)計LA1256與SlELP5過表達植株的花序長度。D：統(tǒng)計LA1256與SlELP5過表達植株單根花序的花朵數(shù)量。E：統(tǒng)計LA1256與SlELP5過表達植株花序內(nèi)部節(jié)間長度。F：轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）對比LA1256與SlELP5過表達植株得到的差異基因火山圖。G：qRT-PCR驗證LA1256與SlELP5過表達植株中SlELP5的表達水平。H：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達植株中SlDOF9的表達量。I：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達植株中SlARF5的表達量。J：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達植株中SlSOC1的表達量。K：qRT-PCR檢測LA1256與SlELP5過表達植株中SlMBP20的表達量。

圖2. SlDOF9結(jié)合SlELP5啟動子并激活其轉(zhuǎn)錄表達。A：SlDOF9在本氏煙草葉片表皮細胞中的亞細胞定位。瞬時表達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胞核。B：SlDOF9酵母轉(zhuǎn)錄自激活試驗。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色，證明SlDOF9具備轉(zhuǎn)錄激活活性。C：酵母單雜交試驗驗證SlDOF9與SlELP5啟動子存在互作。共轉(zhuǎn)化SlELP5啟動子報告載體與SlDOF9效應(yīng)載體的酵母，在含X-gal的篩選培養(yǎng)基上顯藍色，空載對照組無顯色。D：本氏煙草葉片雙熒光素酶試驗證明SlDOF9激活SlELP5啟動子。相較于空載對照，共表達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：凝膠遷移阻滯實驗（EMSA）證實SlDOF9可直接結(jié)合SlELP5啟動子。加入未標記競爭探針后，特異性遷移條帶強度隨競爭探針濃度升高而減弱。