大多數(shù)植物的繁殖經(jīng)歷開花、受精、結(jié)果和種子的成熟等過程。這些過程需要在不同的花組分之間進(jìn)行特定的協(xié)調(diào)，植物激素如茉莉酸，生長素和赤霉素參與對(duì)該過程的調(diào)節(jié)。在模式植物擬南芥中，JA不敏感突變體coi1表現(xiàn)為雄性不育，轉(zhuǎn)錄因子MYB21對(duì)該過程起到調(diào)節(jié)作用。然而，在番茄JA不敏感的突變體中，表現(xiàn)為在心皮發(fā)育方面存在缺陷,無種子產(chǎn)生。雖然JA介導(dǎo)的MYB21在擬南芥雄蕊發(fā)育中的作用已為人們所知，但不同植物在花發(fā)育中JA功能存在一定的差異，并且目前關(guān)于JA是如何調(diào)節(jié)番茄育性并不清楚。

     近日，The Plant Cell 在線發(fā)表題為“Tomato MYB21 Acts in Ovules to Mediate Jasmonate-regulated Fertility”的文章。文章通訊作者為德國植物生物化學(xué)研究所的BettinaHause，研究了關(guān)于茉莉酸介導(dǎo)的SlMYB21參與調(diào)控番茄胚珠正常發(fā)育的過程。

 作者使用茉莉酸不敏感突變體(jai1-1)分析了植物激素茉莉酸(JA)在番茄(SolanumLycopersicum)花發(fā)育過程中的作用。與雄性不育的擬南芥JA不敏感植株相比，番茄jai1-1突變體表現(xiàn)為雌性不育。為了鑒定JA參與該過程的調(diào)節(jié)機(jī)制，通過對(duì)野生型和jai1-1突變體的三個(gè)發(fā)育階段花的胚珠進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，作者鑒定到一個(gè)在jai1-1突變體中下調(diào)的MYB類轉(zhuǎn)錄因子基因SlMYB21，分子和遺傳實(shí)驗(yàn)證明SlMYB21可與SlJAZ9發(fā)生相互作用，并可部分恢復(fù)擬南芥myb21-5突變體表型。通過基因編輯獲得的3個(gè)Slmyb21突變體表現(xiàn)出雌性不育性，JA和JA-Ile水平顯著降低，證實(shí)了MYB21在番茄胚珠發(fā)育中可能存在的作用。對(duì)野生型，jai1-1和myb21-2的心皮進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)MYB21可調(diào)節(jié)JA信號(hào)相關(guān)基因的表達(dá)，同時(shí)，參與“激活生長素信號(hào)通路”和“赤霉酸介導(dǎo)的信號(hào)通路”的基因在兩個(gè)突變體中被誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)。在jai1-1突變體心皮中GA₄的含量升高。Figure5. Slmyb21-2 andSlmyb21-3 mutant flowers and fruits show a phenotype similar to jai1-1,but differ in the JA content of carpels.

作者研究發(fā)現(xiàn)MYB21是番茄花發(fā)育過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。與擬南芥不同的是，其主要功能是調(diào)節(jié)不同花器官的發(fā)生時(shí)間，特別參與調(diào)節(jié)心皮的發(fā)育。myb21突變體在開花過程中表現(xiàn)出雌蕊發(fā)育缺陷和不結(jié)實(shí)的表型。通過對(duì)參與JA不敏感突變體myb21和野生型花的心皮基因表達(dá)比較，揭示了MYB21在調(diào)控細(xì)胞延伸和分裂相關(guān)基因表達(dá)、生長素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和GA生物合成等方面具有依賴于JA的功能。同時(shí)番茄MYB21對(duì)JA的生物合成也有積極的調(diào)節(jié)作用。因此作者認(rèn)為MYB21通過調(diào)節(jié)心皮內(nèi)JA、生長素和GA的穩(wěn)態(tài)，參與受精和果實(shí)發(fā)生過程。

Figure 8:Jasmonates and SlMYB21 regulate ovule development in tomato.

原文鏈接：http://www./content/early/2019/03/20/tpc.18.00978