番茄（Solanum lycopersicum）因具有基因組小、生長周期短、自花授粉、果實發育特征明顯、轉化體系成熟等優勢，已成為果實類（含水果、蔬菜）研究的重要模式植物；同時番茄也作為水果或蔬菜深受消費者的青睞，具有重要經濟價值。然而，番茄的落花落果特性跟產量具有重大相關性，在生產實踐中減少落花落果，提高番茄產量具有重要的意義。
近日，Horticulture Research在線發表了內蒙古大學哈達、燕芳團隊和重慶大學李正國團隊題為Tomato SlBL4 plays an important role in fruit pedicel organogenesis and abscission的研究論文。
BELL 亞家族包含一個小的 TALE 同源結構盒，存在于所有的陸生植物中，在植物的生長發育中發揮著重要的角色。本課題前期研究發現下調番茄SlBL4使番茄果實呈微深綠色，葉綠素含量增加，糖類積累增多；進一步通過RNA-seq和ChIP-seq分析發現SlBL4 參與番茄果實成熟過程中葉綠素積累、葉綠體發育、細胞壁代謝和類胡蘿卜素積累 （Yan et al. 2020）。
本研究進一步表明，在番茄中干擾SlBL4基因后，轉基因植株果梗離層膨大且果實提前脫落，分析了SlBL4在番茄開花前兩天，開花當天和開花后2天的花柄離層區表達模式發現：SlBL4在隨著開花天數的增長表達量逐漸升高。推測SlBL4在番茄果柄膨大和果實提前脫落過程發揮著重要作用。
進一步對SlBL4的功能研究發現，結合石蠟切片，樹脂切片和投射電鏡等顯微技術，SlBL4干擾株系花梗離層區細胞消失，表皮細胞層明顯增多且細胞直徑增大；該研究還通過RNA-seq分析篩選到與頂端分生組織、生長素運輸和信號轉導、細胞壁代謝相關的差異表達基因；結合ChIP-seq結果和雙熒光素酶實驗：表明SlBL4蛋白可以激活轉錄因子JOINTLESS, OVATE和生長素運輸相關基因PIN1和LAX3進而調控番茄離層區的形成和脫落。
綜上，該研究為明確SlBL4在植物中的功能奠定了基礎，對果柄發育和脫落的調控機制具有重要參考價值。研究結果可以為深入闡明果柄發育和脫落的復雜調控網絡奠定理論基礎。
內蒙古大學燕芳博士為第一作者，哈達教授和李正國教授為通訊作者，鄧偉教授、胡國建和張強博士、研究生龔哲浩、馬雪松、于若男和白潤堯參與部分工作。
本研究由國家自然科學基金和內蒙古大學高層次人才引進項目資助。
參考文獻：Yan F, Gao Y, Pang X, Xu X, Zhu N, Chan H, Hu G, Wu M, Yuan Y, Li H, Zhong S, Hada W, Deng Wei*, Li ZG* （2020） SlBL4 regulates chlorophyll accumulation, chloroplast development and cell wall metabolism in tomato fruit. Journal of Experimental Botany doi.org/10.1093/jxb/eraa272
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00515-0
Fig. 4 The fruit-dropping phenotypes of the SlBL4 RNAi plants.
日期：2021-04-09
近日，Horticulture Research在線發表了內蒙古大學哈達、燕芳團隊和重慶大學李正國團隊題為Tomato SlBL4 plays an important role in fruit pedicel organogenesis and abscission的研究論文。
BELL 亞家族包含一個小的 TALE 同源結構盒，存在于所有的陸生植物中，在植物的生長發育中發揮著重要的角色。本課題前期研究發現下調番茄SlBL4使番茄果實呈微深綠色，葉綠素含量增加，糖類積累增多；進一步通過RNA-seq和ChIP-seq分析發現SlBL4 參與番茄果實成熟過程中葉綠素積累、葉綠體發育、細胞壁代謝和類胡蘿卜素積累 （Yan et al. 2020）。
本研究進一步表明，在番茄中干擾SlBL4基因后，轉基因植株果梗離層膨大且果實提前脫落，分析了SlBL4在番茄開花前兩天，開花當天和開花后2天的花柄離層區表達模式發現：SlBL4在隨著開花天數的增長表達量逐漸升高。推測SlBL4在番茄果柄膨大和果實提前脫落過程發揮著重要作用。
進一步對SlBL4的功能研究發現，結合石蠟切片，樹脂切片和投射電鏡等顯微技術，SlBL4干擾株系花梗離層區細胞消失，表皮細胞層明顯增多且細胞直徑增大；該研究還通過RNA-seq分析篩選到與頂端分生組織、生長素運輸和信號轉導、細胞壁代謝相關的差異表達基因；結合ChIP-seq結果和雙熒光素酶實驗：表明SlBL4蛋白可以激活轉錄因子JOINTLESS, OVATE和生長素運輸相關基因PIN1和LAX3進而調控番茄離層區的形成和脫落。
綜上，該研究為明確SlBL4在植物中的功能奠定了基礎，對果柄發育和脫落的調控機制具有重要參考價值。研究結果可以為深入闡明果柄發育和脫落的復雜調控網絡奠定理論基礎。
內蒙古大學燕芳博士為第一作者，哈達教授和李正國教授為通訊作者，鄧偉教授、胡國建和張強博士、研究生龔哲浩、馬雪松、于若男和白潤堯參與部分工作。
本研究由國家自然科學基金和內蒙古大學高層次人才引進項目資助。
參考文獻：Yan F, Gao Y, Pang X, Xu X, Zhu N, Chan H, Hu G, Wu M, Yuan Y, Li H, Zhong S, Hada W, Deng Wei*, Li ZG* （2020） SlBL4 regulates chlorophyll accumulation, chloroplast development and cell wall metabolism in tomato fruit. Journal of Experimental Botany doi.org/10.1093/jxb/eraa272
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00515-0
Fig. 4 The fruit-dropping phenotypes of the SlBL4 RNAi plants.
日期：2021-04-09
