Plant Journal | 中国农业大学郭仰东团队揭示番茄果实膨大的调控机制

果实的大小不仅是评估园艺作物产量的一个重要指标，也直接关系到园艺产品的市场价值及消费者的接受度。近日，中国农业大学园艺学院郭仰东教授实验室在The Plant Journal发表了题为SlMYC2 promotes SlLBD40-mediated cell expansion in tomato fruit development的研究论文，揭示了茉莉酸信号通路核心转录因子MYC2通过调节特定转录因子促进果实膨大的分子机制。

MYC2是茉莉酸信号途径的关键转录因子，在植物对环境适应性反应中扮演着至关重要的角色，它在植物的生长发育及防御反应中起到核心作用。该研究揭示了MYC2在调节番茄果实膨大过程中的关键作用，这一发现拓宽了我们对其在果实发育中作用的认识，前期报道主要集中在MYC2调控果实成熟和次生代谢产物方面。此外，作为植物特有的转录因子家族，LOB DOMAIN-CONTAINING PROTEIN（LBD）家族的功能主要被认为是在植物的再生和抗病反应中发挥作用。关于LBD家族的研究大多集中在第I亚家族上，对第II亚家族的了解相对较少。该研究发现LBD家族中第II亚家族的一个成员LBD40，在番茄果实膨大过程中发挥着积极的调控作用，丰富了我们对LBD转录因子功能的认识。这些发现为深入理解果实发育的分子调控机制提供了新的见解。

研究发现，SlLBD40在SlMYC2的诱导下，在果实快速膨大期高表达。这种高表达的SlLBD40与SlMYC2相互作用，不仅维持了SlMYC2的稳定性，还共同作用于细胞壁松弛蛋白基因SlEXPA5上，促进其高效表达。SlEXPA5的表达增加可以直接促进细胞扩张，进而影响果实的大小。这一发现不仅加深了我们对植物生长发育调控机制的理解，也为通过分子育种技术改良作物品种、提高产量提供了新的策略。鉴于MYC2在调控下游靶基因和生物学过程中的多样性，该研究认为其直接作为基因编辑靶标调控果实膨大不太适宜，而其下游靶基因和互作蛋白LBD40则为分子设计提高果重提供了更适宜的靶点。这一发现还拓展了我们对茉莉酸信号功能的理解。

中国农业大学园艺学院已毕业博士研究生刘伦（现为安徽农业大学园艺学院青年教师）和在读博士生张嘉龙为该论文的共同第一作者，张娜副教授和郭仰东教授为共同通讯作者。中国农业大学林涛教授、赵冰副教授和北京翠湖农业集团李新旭研究员参与了研究工作。感谢中国农业大学傅达奇教授、孙亮副教授、周朝阳副教授和顾钊宇副教授对该研究部分实验的指导。感谢河北农业大学李强副教授和华南农业大学邱正坤副研究员提供的宝贵建议。感谢北京市农林科学院王清研究员在技术方面提供的帮助。该研究得到了国家自然科学基金和北京市现代农业产业技术体系等项目的资助。

郭仰东教授实验室主要开展蔬菜作物非生物逆境响应和生长发育调控研究，近年来在New Phytol、JIPB、TPJ、JXB、PCE等期刊发表多项研究成果，并且有7篇论文入选ESI高被引论文。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16715