番茄（Solanum lycopersicum）是果蔬兼用主要世界性园艺作物。作为重要感观性状，果色引诱食果动物取食并促进种子传播的重要生物属性，还与番茄产业发展和消费者选择密切相关。果色也是番茄果实成熟的一个重要标志，并经历了复杂的生理和生化过程及环境因素影响；尽管番茄果色形成已被广泛深入地研究，而其复杂的生物学过程仍有诸多待阐明的科学问题。
2024年9月，Horticulture Research上线了（Advance Access）上海交通大学农业与生物学院赵凌侠教授课题组题为Mutation of YFT3, an isomerase in the isoprenoid biosynthetic pathway, impairs its catalytic activity and carotenoid accumulation in tomato fruit的研究论文。
本研究针对番茄黄果突变体yft3（yellow fruited-tomato 3, e9292），用图位克隆技术发现了yft3 突变体的YFT3 allele 启始密码子下游2117bp处发生颠换突变（A2117C），导致所编码YFT3 allele /SlIDI1（isopentenyl diphosphate isomerase 1 in S.lycopersicum）蛋白发生Ser126Arg置换。令人惊奇的是，YFT3 allele突变使转录表达在yft3突变体中显著上调，与类胡萝卜合成相关MEP（2-C-Methyl-D-erythritol 4-phosphate pathway）和CSP（Carotenoid synthesis pathway）基因DXR, DXS, HDR, PSY1, CRTISO, CYCB, CYP97A, 和 NCED在yft3和YF3-KO黄果系与野生型红果M82相比也表现出上调表达。不过，YFT3 allele 突变未影响其在yft3突变体蛋白合成和定位于质体中；而该突变却影响了yft3番茄有色体发育和类胡萝卜素的累积。分子对接和酶化学（in vivo 和in vitro）分析发现， Ser126Agr置换，改变了YFT3 allele蛋白结构并影响了与底物IPP（isopentenyl diphosphate）/DAMPP（dimethylallyl diphosphate）对接位点和与二价金属离子（Mg2+）互作，其催化IPP和DAMPP异构活性被严重削弱，影响了CSP途径前体物质GGPP（Geranylgeranyl diphosphate）合成，使yft3突变体类胡萝卜素累积降低而呈现黄果表型。这些结果显示，Ser126是确保YFY3/SlIDI1生物活性的关键位点，将为番茄品质育种和遗传改良提供重要遗传信息。
图3异戊烯二磷酸异构酶（YFT3/IDI1）Ser126Arg突变改了番茄果色
上海交通大学农业与生物学院李文贞博士（现在贵州省旱粮研究所）为论文的第一作者，赵凌侠教授为该文的通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金（32072583、32372694），上海市现代种业协同创新中心基金（ZXWH2150201/010）及上海和昆山番茄新种质创新中心基金（SJYY2022-T001）资助。
https://doi.org/10.1093/hr/uhae088
Hortic Res | 华中农业大学张俊红教授课题组揭示NF-YA3b基因调控番茄开花时间分子机制
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