近日，四川农业大学、四川大学和西南科技大学等单位合作取得了新的研究成果。该研究解析了“SlHY5–SlDEAR1–SlPOR1/SlSGR1”转录调控模块在番茄果实中叶绿素积累的分子机制，为通过分子手段操纵果实颜色及碳水化合物含量提供了重要的理论依据和潜在的分子靶标。相关研究发表在The Plant Cell上。

光合作用是植物能量转化的核心过程，其效率在很大程度上依赖于叶绿素分子的稳态维持。解析叶绿素生物合成与代谢的分子遗传机制，一直是植物科学领域的前沿课题。以番茄果实发育为例，其从青绿到红熟的典型转色过程，本质上是叶绿素代谢动态调控的生物学体现。在幼果发育阶段，叶绿素的高效积累驱动光合碳同化；而在成熟启动阶段，叶绿素的程序性降解则触发质体转化。这种“叶绿素合成-降解”的精准时序调控，影响了果实的商品品质与营养属性。然而，调控该平衡的关键转录因子及其分子通路尚未得到系统的阐明。

该研究在番茄中鉴定到一个光诱导型AP2/ERF家族基因SlDEAR1。功能研究发现，SlDEAR1可显著促进未成熟果实中叶绿素的积累以及叶绿体的发育，并促使果实内蔗糖、葡萄糖和果糖含量显著提高。实验证明，SlDEAR1能够凭借其C端的EAR抑制基序招募TOPLESS 2（TPL2）-组蛋白去乙酰化酶1/3（HDA1/3），使SlSGR1基因启动子区域的组蛋白乙酰化水平降低，进而导致基因转录受到抑制。

与此同时，研究人员在SlDEAR1及其同源蛋白中鉴定出一段保守基序（RKK-motif），通过对SlDEAR1进行截短和突变发现，RKK基序对于SlDEAR1发挥对SlPOR1基因的转录激活作用是不可或缺的。同时，植物光形态建成的核心SlHY5能够与SlDEAR1启动子中G-box顺式作用元件特异性结合，从而激活SlDEAR1的转录水平，增强SlDEAR1对SlPOR1（激活）和SlSGR1（抑制）的转录调控作用。

总而言之，本研究揭示了“SlHY5-SlDEAR1-SlPOR1/SlSGR1”模块在光诱导果实叶绿素积累中的关键调控作用。在未来的研究中，将SlDEAR1作为育种的分子靶点，有望提高弱光条件下番茄果实光合效率，为园艺作物在光照受限地区的高效生产提供了重要的应用前景。

论文配图     四川农业大学供图

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该研究得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金等课题和项目的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/plcell/koaf167