華中農業大學揭示番茄早花新基因FAF1/2c調控開花時間分子機制

2023年11月，華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室張俊紅教授課題組在《Plant Biotechnology Journal》上發表了題為“EARLYFLOWERINGis a dominant gain-of-function allele ofFANTASTICFOUR1/2cthat promotes early flowering in tomato”的研究論文。該研究克隆了1個番茄早花新基因FANTASTICFOUR1/2c（FAF1/2c），并解析了該基因調控番茄開花時間的作用機制。研究結果豐富了番茄開花時間調控網絡，為番茄花期改良提供了新的基因資源和理論指導。

本研究通過對番茄一個T-DNA插入突變體EF（EarlyFlowering）進行表型鑒定，發現其開花時間比野生型Wild-Type（WT，AC）提早至少10 d，遺傳學分析發現該突變體為顯性功能獲得性突變體。利用TAILPCR鑒定T-DNA插入到FAF1/2c基因終止密碼子下游139 bp的3′ -UTR區域，導致FAF1/2c基因在EF突變體中表達水平顯著提高。在番茄Ailsa Craig（AC）中過表達FAF1/2c，轉基因植株表現出和EF突變體一樣的早花表型；而在EF突變體中敲除FAF1/2c，可使EF突變體的早花表型恢復“正常”。這些結果表明，FAF1/2c是一個新的促進番茄開花的關鍵基因。進一步生化試驗（Y2H、Pull-down、Split-LUC、Co-IP）發現FAF1/2c與COP9信號復合體亞基5B（CSN5B）蛋白互作，轉基因敲除CSN5B導致番茄植株開花。過表達FAF1/2c和突變CSN5B都導致番茄早花，說明FAF1/2c和CSN5B在番茄開花調控中發揮相反作用；因此，猜測FAF1/2c和CSN5B在蛋白水平上可能存在拮抗作用。進一步的研究證實FAF1/2c與CSN5B蛋白互作，影響CSN5B蛋白穩定性，降低CSN5B蛋白的積累，上調SINGLEFLOWERTRUSS（SFT）、JOINTLESS（J）和UNIFLORA（UF）等番茄促花基因的表達，進而調控番茄開花時間。