番茄F-box蛋白SlAMR1通过泛素化途径负调控抗坏血酸生物合成的分子机制

本研究揭示了番茄F-box蛋白SlAMR1通过SCF泛素连接酶复合体调控D-Man/L-Gal通路关键酶降解，负调控抗坏血酸(AsA)合成的分子机制。研究人员通过基因沉默和过表达实验证实SlAMR1抑制AsA积累并降低氧化应激耐受性，其光依赖性表达特性为作物品质改良提供了新靶点。

　　

抗坏血酸（AsA）作为植物中最重要的抗氧化剂之一，在光合作用、应激防御和果实发育等生理过程中扮演关键角色。然而，作为人类必需营养素的主要膳食来源，番茄等园艺作物中AsA含量的调控机制仍存在诸多未解之谜。前期研究发现拟南芥AMR1基因负调控AsA合成，但其在番茄中的同源基因功能及作用机制尚属空白。更值得注意的是，环境因素（如光照）如何通过分子开关调控AsA代谢网络，这一科学问题对培育高营养价值作物具有重要意义。

国家蔬菜改良中心（华中）的研究人员通过同源序列比对鉴定出番茄SlAMR1基因，系统解析了该F-box蛋白通过泛素化途径调控AsA合成的分子机制。研究采用基因沉默（RNAi）和过表达（OEA）构建转基因株系，结合光周期处理、氧化应激分析、酵母双杂交（Y2H）和蛋白质免疫印迹等技术，发现SlAMR1通过形成SCF^SlAMR1泛素连接酶复合体降解靶蛋白，从而抑制D-Man/L-Gal通路关键酶活性。该成果发表于《Scientia Horticulturae》，为分子设计育种提升作物营养品质提供了新思路。

关键技术方法包括：1) 构建SlAMR1过表达和RNAi载体转化番茄；2) HPLC测定不同发育阶段组织AsA含量；3) 甲基紫精（MV）诱导氧化应激实验；4) 光周期处理分析基因表达动态；5) Y2H筛选互作蛋白；6) 免疫印迹检测泛素化水平。

【分子特征】
SlAMR1编码含F-box和DUF295结构域的406个氨基酸蛋白，与拟南芥AMR1仅27%相似性。系统发育分析显示其与细胞周期调控蛋白SlIPR1亲缘最近，暗示功能分化。

【AsA合成调控】
组织表达谱显示SlAMR1在根中高表达而在成熟果实中低表达，与AsA积累呈负相关。RNAi株系叶片AsA提升30.3%，果实增加15.2%；过表达株系则下降32.1%。qPCR证实SlAMR1抑制GMP3等D-Man/L-Gal通路基因，酶活实验显示RNAi株系GMP活性增强54.5%。

【光响应特性】
48小时光周期实验揭示SlAMR1表达受光抑制：黑暗4小时达峰值，光照8小时降至最低。AsA含量变化与之镜像对应，证实光通过抑制SlAMR1促进AsA合成。

【氧化应激耐受】
MV处理表明RNAi株系保持较高叶绿素含量（降低29% MDA），DAB染色显示H₂O₂积累减少，证明SlAMR1负调控抗氧化能力。

【分子机制】
Y2H筛选鉴定出Skp1等4个互作蛋白。免疫印迹显示过表达株系泛素化水平升高，尤其在红熟期果实（RR）最显著，证实SlAMR1通过SCF复合体介导蛋白降解。

该研究首次阐明番茄中F-box蛋白通过泛素-蛋白酶体途径调控AsA合成的完整机制：光照抑制SlAMR1表达→SCF^SlAMR1复合体活性降低→D-Man/L-Gal通路关键酶稳定性增强→AsA积累增加。相较于已知转录因子（如SlHZ24）的调控方式，这种翻译后修饰机制为作物品质改良提供了更精确的分子开关。研究提出的"光-SlAMR1-AsA"调控模型，不仅解释了设施栽培中光强影响番茄营养品质的现象，其鉴定的Skp1互作靶点更为设计抗逆高产新品种奠定了理论基础。