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番茄（SolanumlycopersicumL.）果实具有丰富的营养价值，作为重要的经济作物，是世界范围内生产及消耗最大的蔬菜之一。番茄果实的成熟过程会出现乙烯合成、色素的积累、风味物质形成以及果实的软化等变化，该过程受到植物激素、转录因子、表观遗传修饰等因素共同调控。microRNA作为一种重要转录后调控因子，在植物多种生长及生理过程中起重要作用，然而其对果实成熟和品质的形成的调控机制仍有待进一步阐明。近日，深圳大学生命与海洋科学学院黄腾波教授课题组在植物学权威杂志PlantBiotechnologyJournal在线发表了题为“SlMIRAregulatesfruitripeningandqualitybycontrollingSlNAM2andSlNAM3intomato”的研究论文。该研究通过对番茄microRNA前体基因SlMIRA在果实叶绿体发育和果实成熟过程中的功能解析，揭示了microRNA通过特定靶基因介导，从而精细调控果实成熟和品质的机制。该研究从番茄中鉴定到受乙烯诱导且在果实成熟过程中上调表达的Sly-miR前体家族成员SlMIRA，并通过CRISPR/Cas9基因编辑技术创建SlMIRA突变体slmiraCR。对slmiraCR进行表型分析发现，SlMIRA可影响果实叶绿体发育、抑制果实成熟，并调节果实风味物质形成（图1和图2）。接下来还利用转录组、EMSA、双荧光素酶转录激活等实验发现SlMIRA的靶基因SlNAM2/SlNAM3能够激活叶绿体发育、光合作用、乙烯合成、类胡萝卜素合成和细胞壁降解等相关基因的转录。

图1.SlMIRA调节果实叶绿体和有色体的发育

图2.SlMIRA调节果实成熟且受乙烯诱导

图3.slmiraCR果实中抑制SlNAM2/SlNAM3影响果实成熟和品质形成

该研究还揭示，在slmiraCR中利用VIGS抑制SlNAM2/SlNAM3可推迟果实成熟，并抑制果实中糖、酸等代谢产物积累，进一步验证SlNAM2/SlNAM3在介导SlMIRA精细调控果实成熟和风味物质形成中的关键作用（图3）。上述研究结果不仅为阐明microRNA在转录后水平上调控果实成熟和品质形成的机理提供理论依据，同时也为利用基因工程技术进行果实类作物品种改良提供新的思路。深圳大学生命与海洋科学学院博士后林冬波为论文第一作者，黄腾波教授为论文的通讯作者。深圳大学生命与海洋科学学院张永夏副教授、李紫薇副研究员、博士后田鹏、硕士研究生朱小恩、齐冰琳、高钟、林泽腾等参与了本研究。该研究得到了广东省引进创新创业团队项目、国家自然科学基金项目、“广东特支计划”科技创新青年拔尖人才项目以及中国博士后基金项目的资助。

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