中國農業科學院蔬菜花卉研究所揭示調控番茄高溫單性結實的新機制
時間：2025-06-03 09:47 來源：中國農業科學院蔬菜花卉研究所 原文:
全球氣候變暖加劇下，高溫脅迫已成為限制番茄坐果和產量提升的主要瓶頸。 單性結實使番茄無需授粉即可在高溫逆境下形成無籽果實，是保障穩產的關鍵性狀。 因此，挖掘番茄高溫單性結實基因并解析其分子機制，成為育種研究熱點。然而相關研究仍有限，亟待突破以加速培育耐高溫新品種。近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所品質分子改良課題組在番茄高溫單性結實研究領域取得重大突破，為培育高產穩產番茄品種提供了關鍵基因資源與理論支撐。相關研究成果在線發表于《自然通訊（Nature Communications）》上。
時間：2025-06-03 09:47 來源：中國農業科學院蔬菜花卉研究所 原文: 研究團隊通過圖位克隆獲得了兩個調控番茄熱敏單性結實的基因TSP4a和TSP4b，分別編碼生長素響應蛋白SlIAA9和AP2/ERF轉錄因子SlANT，高溫下二者轉錄水平的降低導致番茄單性結實，含有TSP4aXHS072或TSP4bXHS072的特定單倍型組合在高溫下能夠單性結實。研究團隊發現TSP4a和TSP4b通過形成正反饋調控環在生長素信號中發揮功能，其中TSP4b直接激活TSP4a基因轉錄，而TSP4a與SlARF2a相互作用，抑制SlARF2a對TSP4b基因轉錄的負調控作用。此外，該模塊通過直接調控下游生長素響應基因EXPANSIN 5（EXP5）和 ACC OXIDASE 4（ACO4）的表達，參與番茄早期果實發育。
研究團隊還發現直接敲除TSP4a和TSP4b基因會產生多效性表型，嚴重限制了番茄產量的進一步提升。相比之下，自然等位基因組合不僅實現了果實數量和產量的顯著提升，同時避免了發育負面效應，展現出在番茄育種中的獨特優勢。基于上述研究成果，通過回交轉育以及靶向編輯TSP4a啟動子和TSP4b 3'UTR，研究團隊獲得了植株和果實發育正常的單性結實材料，顯著提高了高溫下番茄產量。研究成果為番茄高溫單性結實育種選擇及遺傳改良提供了重要基因資源與技術路徑。
中國農業科學院蔬菜花卉研究所博士研究生逯曉楠和吳建新為共同第一作者，崔霞研究員為該論文的通訊作者。浙江省農業科學院周國治研究員和程遠副研究員、康涅狄格大學的王煥忠教授、喬治亞大學Esther van der Knaap教授參與了本研究。該研究得到了國家重點研發計劃 （2022YFF1003002）和國家自然科學基金重點項目（32430097）的資助 。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59522-7
