番茄植株发育的关键分子机制

　　这是第一次描述microRNAs和赤霉素之间的相互作用，特别是在像番茄这样具有重要经济意义的植物中。圣保罗大学进行的一项研究显示了植物激素赤霉素和小RNA分子之间的相互作用如何促进卵巢的发育，随后是果实和种子的发育。番茄花分生组织中miR156和赤霉素活性的同时升高导致子房畸形和无籽果实畸形。这些知识是提高番茄产量的基础。

　　

在《Development》杂志上发表的一篇文章中，巴西 圣保罗大学Luiz de Queiroz农业学院(ESALQ-USP)的研究人员描述了与番茄植物(Solanum lycopersicum)发育有关的机制，并指出了创造提高番茄产量的新技术的方法。

植物中与果实发育相关的许多过程发生在花分生组织，这是一个富含干细胞的区域。番茄的花既有雄蕊，主要由花药和花粉组成;也有雌蕊，其子房含有胚珠(卵细胞)，用于种子和果实的产生。受精的胚珠成熟为种子，种子被果实覆盖。从技术上讲，果实是成熟的子房。

根据研究人员的说法，即使在理想的授粉和受精条件下，番茄植物也只能在microRNAs(调节基因表达的小RNA分子)和赤霉素激素介导的途径正确相互作用以触发初始卵巢发育的情况下才能发育。

大约十年前，同一小组的先前研究证明了一种名为miR156的microRNA在调节番茄花分生组织大小和形状方面的作用。描述了两种遗传途径，一种参与子房作为果实的初始建立，另一种参与果实内种子的形成。

“在此过程中，我们意识到这些microRNAs可以与某些植物激素相互作用，这些激素对卵巢的形成和建立以及后来的果实发育也很重要。其中一种植物激素是赤霉素，它与microRNAs一起促进番茄开花，”Fábio Tebaldi Silveira Nogueira说，他是这篇文章的最后一位作者。Nogueira是ESALQ-USP生物科学系植物发育分子遗传学实验室的研究员。

在他们的最新研究中，由FAPESP通过三个项目(18/17441- 3,18 /13316-0和19/20157-8)资助，研究人员将两组研究结果联系起来，首次在文献中表明，当卵巢在花分生组织中形成时，miR156调节的遗传途径与赤霉素强烈相互作用。

为了详细了解这一过程，他们分析了番茄的转录组(植物基因表达的所有RNA)，并对其进行了修改，以产生大量和少量的植物激素和microRNA。最初，这创造了具有更多miR156活性的转基因植物。然后将这些植物与对赤霉素有强烈反应的突变植物结合。当他们在同一株植物中结合这些变化时，研究人员发现子房无法形成果实。

“我们观察到，当这两种途径发生改变，不能相互交流——有缺陷地相互作用或根本不相互作用时，本应产生子房和果实的花分生组织就会发育成无定形结构，而不会形成种子发育所需的室腔。通过这种方式，我们描述了番茄花分生组织中子房形成的初步控制，这是植物后来结果的关键阶段，”Nogueira说。

他补充说，即使在授粉和受精条件理想的情况下，果实也不会形成，除非最初的子房发育正确，赤霉素和microRNA途径之间有适当的相互作用。

经济的重要性

虽然在科学文献中已经有大量关于植物子房的遗传学和生理学的可靠信息，但这是第一次描述microRNAs和赤霉素之间的相互作用，特别是在像番茄这样具有重要经济意义的植物中。

Nogueira说:“这些知识为操纵和增加果实中的种子数量以提高作物产量甚至调节果实大小提供了遗传和生理基础。值得一提的是，无论是食用番茄还是工业番茄，种子都是最有价值的物品之一。”

研究人员现在想找出microRNAs和激素的其他途径是否也以任何方式相互作用并影响植物的发育，例如通过增加果实的数量和大小。

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