人民政協(xié)網(wǎng)6月5日電（記者 高志民）近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所品質(zhì)分子改良課題組取得了一項(xiàng)重大科研突破。他們成功克隆了番茄高溫單性結(jié)實(shí)調(diào)控基因 TSP4a 和 TSP4b，并且深入解析了生長(zhǎng)素信號(hào)介導(dǎo)的番茄高溫單性結(jié)實(shí)的調(diào)控機(jī)制。這一成果意義非凡，為培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)番茄品種提供了全新的基因資源和策略，相關(guān)研究成果已在線(xiàn)發(fā)表于《自然通訊（Nature Communications）》上。

       大家都知道，番茄是我們?nèi)粘Ｉ钪袠O為常見(jiàn)且重要的蔬菜。但在種植過(guò)程中，高溫天氣常常讓種植戶(hù)們頭疼不已。高溫會(huì)嚴(yán)重影響番茄的授粉過(guò)程，導(dǎo)致果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)大幅下降。而單性結(jié)實(shí)這一特性，能使番茄無(wú)需授粉，在高溫逆境下也可形成無(wú)籽果實(shí)，因此成為了保障番茄穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵性狀。然而，一直以來(lái)，番茄高溫單性結(jié)實(shí)基因的挖掘及其分子調(diào)控機(jī)制的研究少之又少，這也成為了農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域的一大難題。

       此次，研究團(tuán)隊(duì)勇挑重?fù)?dān)，踏上了探索的征程。他們運(yùn)用圖位克隆這一先進(jìn)技術(shù)，成功獲得了高溫單性結(jié)實(shí)調(diào)控基因 TSP4a (SlIAA9) 和 TSP4b (SlANT) 。可能很多人不太了解圖位克隆，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它就像是一場(chǎng)在染色體上的尋寶之旅。科學(xué)家們先利用分子標(biāo)記技術(shù)，在染色體的茫茫 “大海” 中，對(duì)目的基因進(jìn)行精確定位，就如同確定寶藏的大致方位。接著，使用與目的基因緊密連鎖的分子標(biāo)記篩選 DNA 文庫(kù)，構(gòu)建目的基因區(qū)域的物理圖譜，這一步就像是繪制詳細(xì)的尋寶地圖。最后，通過(guò)染色體步行逼近目的基因或染色體登陸的方法，找到包含該目的基因的克隆，相當(dāng)于最終找到了寶藏。通過(guò)這樣復(fù)雜且精細(xì)的操作，研究團(tuán)隊(duì)成功鎖定了這兩個(gè)關(guān)鍵基因。

       那么，這兩個(gè)基因到底是如何發(fā)揮作用的呢？原來(lái)，TSP4a 和 TSP4b 在高溫環(huán)境下會(huì)形成一個(gè)正反饋回路。這就好比一個(gè)互相協(xié)作的小團(tuán)隊(duì)，它們共同作用，抑制子房中的生長(zhǎng)素信號(hào)。說(shuō)到生長(zhǎng)素，它可是植物生長(zhǎng)過(guò)程中的重要 “指揮官”。生長(zhǎng)素能夠促進(jìn)植物細(xì)胞的伸長(zhǎng)，調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)方向，參與植物器官的形成等。在正常情況下，生長(zhǎng)素信號(hào)的穩(wěn)定傳遞對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。但在高溫脅迫下，TSP4a 和 TSP4b 卻像是給生長(zhǎng)素信號(hào)傳遞 “踩了剎車(chē)”。

       研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，直接敲除 TSP4a 和 TSP4b 這兩個(gè)基因，會(huì)出現(xiàn)多效性表型。什么是多效性表型呢？簡(jiǎn)單來(lái)講，一個(gè)基因通常可以影響多個(gè)表型特征，當(dāng)敲除這個(gè)基因時(shí)，可能會(huì)在多個(gè)方面對(duì)植物產(chǎn)生影響，而且這些影響往往并不都是積極的。在這里，直接敲除 TSP4a 和 TSP4b 會(huì)產(chǎn)生一些不利于番茄生長(zhǎng)的多效性表型，比如可能影響番茄的其他生理過(guò)程，最終限制番茄產(chǎn)量的提升。不過(guò)，令人欣喜的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了自然等位基因。這些自然等位基因就像是基因中的 “潛力股”，它們可顯著提升果實(shí)數(shù)量和產(chǎn)量，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)無(wú)疑為番茄的遺傳改良帶來(lái)了新的希望。

       這項(xiàng)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的大力支持。如今，研究成果為番茄高溫單性結(jié)實(shí)育的遺傳改良提供了重要基因資源與理論基礎(chǔ)。未來(lái)，科研人員有望基于這些發(fā)現(xiàn)，通過(guò)基因技術(shù)，培育出更適應(yīng)高溫環(huán)境的番茄品種，讓番茄在炎熱的天氣里也能茁壯成長(zhǎng)，結(jié)出累累碩果。這不僅將增加農(nóng)民的收入，保障市場(chǎng)的供應(yīng)，也將為我們的餐桌帶來(lái)更多美味、優(yōu)質(zhì)的番茄。

編輯：馬嘉悅

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