转录共抑制子SlTPL3调控多心室番茄形成的分子机制研究

Tomato is not only one of the most important vegetables in the world, but also as a model plant for fruit development and ripening. It is reported that the size of tomato and the incidence of malformed fruit are two important economic traits in tomato production. The fruit size and the incidence of fruit malformation of tomato were significantly affected by locule number. The greater the number of locules is, the bigger the fruit will be and the higher the incidence of malformed fruit will be. Therefore, the study of molecular mechanism of tomato locule formation is of great significance to the production of tomato. . SlTPL3 belongs to transcriptional co-repressors family. Previously, we found that the transgenic plant of SlTPL3 down-regulated lines (SlTPL3 RNAi) produced fruits with greater numbers locules. This phenotype suggested that SlTPL3 regulates fruit locules formation. Aims to study the regulatory mechanism of SlTPL3 in locules formation, this project will be performed by phenotyping the transgenic plants of SlTPL3 overexpression and SlTPL3 down-regulated lines; searching the upstream regulator of SlTPL3 and the interacted transcription factor and target genes of SlTPL3 by using RNA-seq, Chip-qPCR and Screening of yeast library technology; functional analysis of target genes by using CRISPR/Cas9 technology; detecting the methylation and acetylation level of target genes in SlTPL3 RNAi lines by using Chip-qPCR technology. The research result will provide theoretical basis for molecular mechanism of malformed fruit formation.

番茄是世界上最重要的蔬菜之一，也是研究果实发育与成熟的模式植物。研究发现，果实的大小和畸形果发生率是番茄生产中重要的经济性状，而心室数是影响番茄果实大小性状和畸形果发生率的重要因素。因此，心室形成的机制研究对于番茄生产具有非常重大的意义。.SlTPL3属于转录共抑制子家族，前期研究发现SlTPL3的RNAi干扰沉默植株产生了多心室番茄，说明该基因对心室的形成具有调控作用，为了深入研究该基因的调控机制，本项目从SlTPL3超表达和基因沉默植株入手，通过酵母文库筛选、RNA-seq及ChIP-qPCR等技术筛选到SlTPL3的上游调控因子、与SlTPL3互作的转录因子及其共有靶基因，通过CRISPR/Cas9以及ChIP-qPCR技术验证靶基因功能及检测多心室番茄中靶基因的甲基化以及乙酰化水平来解析SlTPL3调控多心室番茄形成的分子机制，研究结果将为畸形果形成的分子机制提供理论依据。

番茄是世界上最重要的蔬菜之一，也是研究果实发育与成熟的模式植物。研究发现，畸形果发生率是番茄生产中重要的经济性状，而心室数是影响番茄畸形果发生率的重要因素。因此，研究番茄心室数量形成的调控机制具有重要理论和经济价值。.本研究发现转录共抑制子SlTPL3与SlWUS在SAM的分化过程中具有表达相关性；SlTPL3RNAi植株的SAM变大，果实心室数量增加，同时SlTPL3的CRISPR/Cas9基因敲除植株也产生了多心室番茄；RNA-seq分析发现SAM中差异表达的基因显著富集在IAA信号转导途径、GA合成代谢等途径，且外源IAA以及GA合成抑制剂PAC处理恢复了SlTPL3RNAi多心室的表型；Y2H、BiFc、LCI、Co-IP的实验表明SlTPL3与SlWUS互作，DAP-seq、EMSA以及双荧光素酶报告系统的实验表明SlTPL3和SlWUS蛋白的相互作用增强了SlWUS对下游靶基因SlPIN3、SlGA2ox1启动子的抑制和激活作用。因此，SlTPL3-SlWUS模块通过调控SlPIN3和SlGA2ox1介导IAA分布和GA水平来维持SAM的大小，SlTPL3-SlWUS模块的改变引起SAM的增大，多心室形成。该结果发表在Journal of Integrative Plant Biology植物学杂志上，具有重要的理论价值。此外，我们通过酵母文库筛选、LCI技术筛选到了SlTPL3新的互作转录因子SlAGL66b，该基因的CRISPR/Cas9基因敲除植株也产生多心室番茄，同时，SlAGL66b与组蛋白去乙酰化酶SlHDA1、SlHDA3、组蛋白甲基化修饰酶SlLHP1A、SlLHP1B互作，并获得了T0代的SlLHP1A/B基因编辑植株，说明SlTPL3-SlAGL66b可能介导组蛋白的修饰影响番茄心室数量，为后续心室数量形成的表观遗传机制研究奠定了很好基础。