论文部分内容阅读
番茄(Solanum lycopersicum)是一种深受人们喜爱的蔬菜,广泛种植于世界各地。野生醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium)起源于南美洲安第斯山脉,属于短日照植物,长日照条件下开花延迟。而栽培番茄是由醋栗番茄经过长期人工选择培育出的品种,属于日中性植物,对光周期的敏感性差。开花时间是决定作物生育期和环境适应性的重要农艺性状。目前番茄开花时间相关的研究较少,开花对光周期响应的调控机制还不清楚。本研究观察了野生醋栗番茄、樱桃番茄和大果栽培番茄在长短日照条件下的开花时间后发现醋栗番茄的开花响应光周期调控,而栽培番茄开花对光周期敏感性差。为了探究光周期敏感性的遗传基础,我们利用光周期响应不同的S.lycopersicum cv.Moneymaker和S.lycopersicum var.cerasiforme(LA1310)构建重组自交系群体,通过全基因组关联分析获得了一个调控番茄光周期敏感性的位点Q-fo101。利用近等基因系将该位点定位至5号染色体的50-kb区间内,共4个候选基因,其中包含拟南芥FT的同源基因SP5G(Solyc05g053850)。利用CRISPR系统突变SP5G后,番茄开花的长日照敏感性丧失。因此SP5G是调控番茄日照长度敏感性的关键基因,该基因在驯化过程中被人工选择而固定下来。进一步研究发现,SP5G的表达受光周期调控,不同基因型的近等基因系中转录水平的差异可能是造成它们光周期敏感性不同的原因。我们通过双荧光素酶报告实验证明3’UTR可以作为增强子提高SP5G的表达。而栽培番茄中52-bp序列的缺失削弱了3’UTR的增强子活性。我们还发现,RNA聚合酶II会在SP5G 3’UTR区域富集,使其与启动子序列互作形成环状结构,而52-bp序列的缺失降低了Pol II的富集程度,影响了环状结构的形成。综上所述,SP5G 3’UTR作为增强子与其启动子形成环状结构,提高SP5G表达量,增强番茄的光周期敏感性;而栽培番茄缺失52-bp影响了增强子-启动子互作,使栽培番茄的光周期敏感性降低,成为日中性植物。