近日，山東省農業科學院蔬菜研究所聯合中國農業科學院蔬菜花卉研究所以及農業基因組研究所在國際頂級期刊Nature（IF=50.5）上發表了題為“Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty”的研究論文。該研究通過全基因組關聯分析鑒定到一個抑制果實糖積累的剎車基因CDPK27及其同源基因CDPK26，通過基因編輯敲除上述兩個基因可使番茄果實糖含量增加30%以上，且不影響單果重和單株產量，該發現闡明了果實糖積累的調控機制，為解決番茄育種中兼顧品質和產量的難題提供了新的思路。
番茄是世界上產值最高的蔬菜作物，因其風味獨特而深受消費者喜愛。現代番茄育種更加關注產量和抗病性而忽視了風味品質育種，導致“番茄越來越沒有番茄味了”。糖含量是影響番茄口感的重要因素，但糖含量與果實大小通常呈負相關，大果番茄中的糖含量普遍偏低。因此，如何在保障不影響番茄產量的前提下，培育美味的番茄品種是各國育種家努力追求的目標。該研究發現，CDPK27/26能夠通過磷酸化蔗糖合酶SUS3促進其降解，從而抑制葡萄糖和果糖的積累。進一步的研究表明，高糖型番茄中CDPK27的啟動子區域存在一個12 bp的堿基插入并導致其表達量降低，從而促進糖的積累。但在番茄馴化和改良過程中，由于一味注重產量，導致高糖位點的頻率從58.3%下降到2.6%（現代大果番茄），從而造成現代番茄品種風味降低。此外，該研究還通過基因編輯創制了一份缺失6個堿基的突變體CDPK27-CR1，該蛋白突變后保留了蛋白結合活性但缺失了激酶活性，然后通過與SUS3的結合來保護其不被其他激酶降解，從而實現了更好地提高果實含糖量的效果。該研究展現了基因編輯技術在創制更多優異等位基因應用中的巨大潛力，將來有可能通過顯性負效應的作用來干擾其同源基因的功能，從而實現更好的作物遺傳改良的效果。
中國農業科學院蔬菜花卉研究所張金喆、山東省農業科學院蔬菜研究所呂宏君、中國農業科學院農業基因組研究所陳潔為文章共同第一作者，中國農業科學院農業基因組研究所黃三文院士為文章的通訊作者。2016年，黃三文院士受聘為山東省農業科學院蔬菜研究所泰山學者特聘專家（2016-2020），2017年呂宏君博士與黃三文院士團隊在番茄品質遺傳改良方面聯合開展科研合作。該文章的發表是雙方多年合作取得的重大進展，為我院下一步開展對外合作提供了良好典范。（撰稿：呂宏君 核稿：王鳳德）
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08186-2
日期：2024-11-18
番茄是世界上產值最高的蔬菜作物，因其風味獨特而深受消費者喜愛。現代番茄育種更加關注產量和抗病性而忽視了風味品質育種，導致“番茄越來越沒有番茄味了”。糖含量是影響番茄口感的重要因素，但糖含量與果實大小通常呈負相關，大果番茄中的糖含量普遍偏低。因此，如何在保障不影響番茄產量的前提下，培育美味的番茄品種是各國育種家努力追求的目標。該研究發現，CDPK27/26能夠通過磷酸化蔗糖合酶SUS3促進其降解，從而抑制葡萄糖和果糖的積累。進一步的研究表明，高糖型番茄中CDPK27的啟動子區域存在一個12 bp的堿基插入并導致其表達量降低，從而促進糖的積累。但在番茄馴化和改良過程中，由于一味注重產量，導致高糖位點的頻率從58.3%下降到2.6%（現代大果番茄），從而造成現代番茄品種風味降低。此外，該研究還通過基因編輯創制了一份缺失6個堿基的突變體CDPK27-CR1，該蛋白突變后保留了蛋白結合活性但缺失了激酶活性，然后通過與SUS3的結合來保護其不被其他激酶降解，從而實現了更好地提高果實含糖量的效果。該研究展現了基因編輯技術在創制更多優異等位基因應用中的巨大潛力，將來有可能通過顯性負效應的作用來干擾其同源基因的功能，從而實現更好的作物遺傳改良的效果。
中國農業科學院蔬菜花卉研究所張金喆、山東省農業科學院蔬菜研究所呂宏君、中國農業科學院農業基因組研究所陳潔為文章共同第一作者，中國農業科學院農業基因組研究所黃三文院士為文章的通訊作者。2016年，黃三文院士受聘為山東省農業科學院蔬菜研究所泰山學者特聘專家（2016-2020），2017年呂宏君博士與黃三文院士團隊在番茄品質遺傳改良方面聯合開展科研合作。該文章的發表是雙方多年合作取得的重大進展，為我院下一步開展對外合作提供了良好典范。（撰稿：呂宏君 核稿：王鳳德）
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08186-2
日期：2024-11-18
