番茄果实发育中m6A甲基化对非生物胁迫响应的调控机制及其对果实膨大与成熟的动态影响

本研究针对番茄果实发育过程中m6A甲基化如何响应干旱、盐、热和冷胁迫的科学空白，通过系统分析胁迫条件下m6A修饰水平及关键基因表达模式，首次揭示m6A通过调控mRNA稳定性动态协调果实膨大（抑制细胞周期和生长素信号通路）与成熟（激活乙烯和番茄红素合成通路）的分子机制，为作物抗逆育种提供新靶点。

　　

在植物生长发育过程中，RNA表观遗传修饰N⁶-甲基腺苷（m⁶A）已被证明参与多种生物学过程调控，但其在果实发育尤其是非生物胁迫响应中的作用仍属未知领域。番茄作为全球重要经济作物，其果实品质和产量常受干旱、盐碱、极端温度等环境胁迫影响。虽然前人研究发现m⁶A在拟南芥和苹果等植物中参与胁迫响应，但番茄果实这一特殊器官在胁迫条件下如何通过m⁶A动态调控发育进程，仍是悬而未决的科学问题。

针对这一研究空白，研究人员以番茄品种Micro-Tom为材料，创新性地设计了多时间点的胁迫处理体系：在开花后5天（果实膨大期）和20天（成熟启动期）分别施加干旱（停止浇水）、盐（200 mmol/L NaCl）、热（37°C）和冷（10°C）胁迫。通过整合m⁶A免疫沉淀定量PCR（m⁶A-IP-qPCR）、RNA稳定性检测和原生质体瞬时转化等技术，系统解析了胁迫条件下m⁶A修饰对果实发育关键基因的调控规律。

研究结果部分揭示了一系列重要发现：

3.1 干旱胁迫通过上调m⁶A修饰加速果实成熟
在果实膨大期，干旱胁迫使细胞周期相关基因（SlCCS52A、SlCDKA1等）和生长素信号基因（SlTIR、SlIAA9等）的m⁶A水平升高，导致其mRNA稳定性下降，最终抑制果实膨大。而在成熟期，胁迫显著提高乙烯合成基因（SlACO3、SlACS4）和转录因子（SlNOR、SlRIN）的m⁶A修饰，通过稳定这些促成熟基因的mRNA实现早熟。

3.2 盐胁迫呈现差异调控模式
虽然盐胁迫同样抑制膨大期相关基因表达，但其对成熟期基因的调控呈现"双刃剑"效应：在提升乙烯信号正调节因子（SlERF.B3）mRNA稳定性的同时，显著降低负调节因子（SlETR1/2）的转录本半衰期。

3.4 冷胁迫独特延迟成熟机制
与其他胁迫相反，10°C处理虽提前进入破色期，但使果实停滞在绿熟阶段长达120天。研究发现这种"成熟阻滞"现象与冷特异诱导的m⁶A修饰相关——番茄红素合成基因（SlPDS、SlZDS）和乙烯信号基因被异常高m⁶A标记导致mRNA降解加速。

在讨论部分，研究创新性提出"m⁶A分子开关"模型：在非生物胁迫下，番茄通过动态调整m^{6</supA writers/readers的活性，选择性稳定或降解发育相关基因mRNA，实现从"营养生长优先"到"生殖保障优先"的生存策略转换。该发现不仅填补了果实发育表观调控的理论空白，更为分子设计育种提供了m6A编辑这一全新切入点。}

值得注意的是，研究仍存在若干待解问题：如m⁶A修饰位点特异性如何受不同胁迫调控？哪些reader蛋白决定mRNA命运的选择性？这些问题的解答将推动作物抗逆研究进入RNA表观遗传调控的新维度。论文发表于《Horticultural Plant Journal》，为园艺作物应对气候变化提供了原创性理论支撑。