SlMYBR5通过调控代谢途径，显示出作为番茄果实成熟负调控因子的初步证据

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：SlMYBR5 Shows Preliminary Evidence as a Negative Regulator of Tomato Fruit Ripening by Modulating Metabolic Pathways

【字体：大中小】 时间：2026年06月13日 来源：Biochemical and Biophysical Research Communications 2.2

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　　程丽|范雨波|郭长奎中国浙江农林大学园艺科学学院，杭州，311300摘要番茄（Solanum lycopersicum L.）的果实成熟是一个复杂的、受基因调控的过程，它决定了果实的最终品质。通过对三个成熟阶段——绿色成熟期（GR）、转色期（BR）和红色成熟期（RR）的转录组分析

程丽|范雨波|郭长奎

中国浙江农林大学园艺科学学院，杭州，311300

摘要

番茄（Solanum lycopersicum L.）的果实成熟是一个复杂的、受基因调控的过程，它决定了果实的最终品质。通过对三个成熟阶段——绿色成熟期（GR）、转色期（BR）和红色成熟期（RR）的转录组分析，我们发现了一种在红色成熟期表达上升的MYB转录因子SlMYBR5。功能研究表明，SlMYBR5基因敲除会加速果实成熟，而其过表达则会延缓成熟。RNA-seq分析显示，slmybr5突变体中差异表达的基因主要与酶活性、次生代谢和碳水化合物代谢有关。相比之下，SlMYBR5-OE植株中的差异表达基因则多与氨基酸代谢和光合作用相关。进一步的表型分析表明，slmybr5突变体在绿色成熟期叶绿素含量更高，在红色成熟期类胡萝卜素积累最多，而SlMYBR5-OE植株的色素含量则较低。此外，SlMYBR5的过表达还会显著降低果实的长度和宽度，不过果实重量并未受到明显影响。总体而言，我们的研究初步确定SlMYBR5是调控番茄果实成熟的关键因子，它通过调节代谢途径、色素形成以及果实形态来发挥作用，从而揭示了成熟调控网络中的新的代谢调控层面。

引言

果实成熟是一个复杂的发育过程，可大致分为需后熟型和无需后熟型，这一分类是根据呼吸作用和乙烯产生的变化来确定的[1]。番茄（Solanum lycopersicum L.）因其生命周期短、易于进行基因转化以及基因组已被完全测序等优点，成为研究需后熟型果实成熟的理想模式生物[2]。因此，人们大量利用番茄来研究支撑果实成熟过程的生理、生化及分子机制，包括颜色变化、质地软化以及风味形成等[3]。这些特性是由精确的转录网络协同调控的，所以研究番茄的果实成熟对于深入理解这一过程以及提升果实品质具有重要意义[4]。

在分子层面上，果实成熟是由转录因子（TFs）在时空上的作用所调控的，这些转录因子负责调控下游基因的表达[5]、[6]。早期的研究通过分析自然成熟的突变体，如ripening inhibitor（rin）、non-ripening（nor）和colorless non-ripening（cnr）等，识别出了关键的转录因子[7]。这些主调控因子形成了一个复杂的网络，用于控制与成熟相关的基因表达，其中包括那些参与乙烯生物合成（如ACS2、ACS4、ACO4）以及细胞壁代谢的基因[8]、[9]、[10]。除此之外，其他转录因子家族也发挥着重要作用。例如，TAGL1、FUL1和FUL2等MADS-box蛋白在成熟过程中起冗余作用或处于下游位置[11]、[12]，而SlNOR-like1、SlNAC1和SlNAC4等NAC转录因子则被证明能够直接影响乙烯合成、果实硬度以及色素积累[13]、[14]、[15]。最近的研究还发现了像SlERF12这样的抑制因子，它通过抑制与成熟相关的基因转录来精细调控成熟过程[16]。

在众多的转录因子家族中，MYB蛋白因其在植物特有过程中的重要作用而备受关注，比如果实成熟和风味化合物的生物合成[17]。在番茄中，R2R3-MYB亚家族的成员已经被较为详细地研究过；例如，SlAN2能够促进类胡萝卜素的积累和乙烯的合成，而SlMYB70则通过抑制乙烯生物合成基因发挥负调控作用[18]、[19]。同样，SlMYB12也能调控黄酮类物质的生成，进而影响果实的颜色[20]。在其他物种中，具有单个MYB重复序列的RR型MYB转录因子被认为与辣椒中的类胡萝卜素生物合成以及激素信号传导有关[21]、[22]。在Arabidopsis中，AtMYBS1和AtDIV2等相关的MYB转录因子能够整合植物激素和环境信号来调控植物的生长发育[23]、[24]。然而，RR型MYB蛋白在番茄果实成熟过程中的具体功能仍大多未被探索。尽管已经发现了13种此类蛋白，而且它们的表达模式表明它们会对赤霉素、水杨酸和脱落酸等激素产生反应[25]，但它们的具体调控作用尚不明确。

本研究的主要目的是确定RR型MYB转录因子SlMYBR5（Solyc05G002640，ITAG5.0）是否能够调控番茄果实的成熟。具体的研究目标包括：确定该转录因子的时空表达模式，通过RNA-seq技术识别其可能的靶基因，阐明与之相关的下游成熟途径，进而评估SlMYBR5对果实色素形成和形态特征的影响。我们假设SlMYBR5作为一种转录调控因子，能够调控与成熟相关的关键基因，从而不仅影响果实的成熟进程，还会影响果实的颜色和大小。在本研究中，我们发现SlMYBR5在果实成熟过程中表现出动态的表达规律，且其对叶绿素和类胡萝卜素的积累以及果实尺寸都有影响。我们的研究初步确定SlMYBR5是番茄成熟调控网络中的一个新的调控因子，同时也为理解RR型MYB转录因子在果实发育中的作用提供了基础依据，包括它们对果实形态的影响。

章节节选

植物材料与生长条件

本研究使用了野生型Solanum lycopersicum品种Micro-Tom（MT），以及通过基因转化获得的slmybr5基因敲除突变体和在相同遗传背景“MT”下培育的SlMYBR5-OE过表达株系[26]。这些植物在温室中栽培，光照时间为16小时（温度25°C）/8小时黑暗（温度23°C），光照强度为120 μmol·m^?2·s^?1，并且每两周施一次肥。在收获后，立即将果实的果皮组织取出并置于液体中冷冻

鉴定与果实成熟相关的转录因子

为了系统地鉴定与番茄果实成熟相关的转录因子，我们利用植物转录因子数据库（Plant TFDB）对番茄的基因组进行了分析。该分析共发现了分布在58个家族中的1,845个转录因子。在对绿色成熟期、转色期和红色成熟期这三个关键成熟阶段的转录组进行分析后，我们发现其中有1,146个属于54个家族的转录因子在这些阶段存在动态表达（见图1A）。在绿色成熟期，表达的转录因子数量最多，为1073个

SlMYBR5是番茄果实成熟的一种新型负调控因子

我们的研究确定，RR型MYB转录因子SlMYBR5是一种此前尚未被研究的番茄果实成熟负调控因子。这一结论得到了我们构建的转基因植株所表现出的相反表型的有力支持：通过CRISPR/Cas9技术敲除SlMYBR5会加速果实成熟，而其过表达则会显著延缓成熟过程。这些发现表明，RR型MYB转录因子在调控果实成熟时间方面起着至关重要的作用，同时也拓展了人们对这类转录因子功能的认知

结论

在本研究中，我们获得了初步证据，表明SlMYBR5具有番茄果实成熟的负调控功能。功能缺失型突变体会加速果实成熟，增加叶绿素的积累并提升类胡萝卜素的含量，而其过表达则会延缓成熟进程，降低果实的色素含量并缩小果实尺寸。转录组分析结果显示，SlMYBR5对不同的代谢途径有着不同的调控作用：基因敲除会促进碳水化合物代谢和次生代谢，而过表达则

CRediT作者贡献说明

程丽：撰写——初稿、方法部分、数据整理。郭长奎：撰写——审阅与编辑、研究指导、实验开展、资金获取、概念构思。范雨波：方法部分、数据整理

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

利益冲突声明