Vegetable Res | 东北农业大学李景富教授团队取得Ruby报告基因在番茄中应用的新进展

番茄（Solanum lycopersicum）的果实有多种颜色，各种颜色是由分子的积累决定的，如叶绿素、类胡萝卜素（包括番茄红素）和类黄酮。DR5是一种生长素特异性启动子，已被报道为监测不同物种和器官中生长素表达和分布的有效工具。E8启动子作为应用最广泛的水果特异性启动子之一，广泛用于成熟番茄果实的特异性表达。Ruby是一个合成甜菜红素的人工合成的开放阅读框（ORF），被报道为非常有效的可视化标记。

2023年3月，Vegetable Research 在线发表了东北农业大学李景富教授带领的番茄遗传育种团队发表了题为 The DR5 and E8 reporters are suitable systems for studying the application of the Ruby reporter gene in tomato 的研究论文。

研究人员为了确定生长素在不同发育阶段的表达，将DR5::Ruby转化到Micro Tom番茄植株中；为了获得新的彩色番茄果实，将E8::Ruby转化到不同的番茄品种.阳性转化的愈伤组织呈红色（图2）。DR5::Ruby和E8::Ruby都能够清晰地识别转化的番茄愈伤组织。

DR5::Ruby转基因植物的种子（图3a）、腋芽（图3c）、茎、叶（图3b）和果实的顶端（图3d）可以清晰地观察到粉红色，表明番茄内源生长素存在组织特异性的局部积累；Ruby活性的不均匀性符合天然生长素的自然分布特征，其结果也与qRT-PCR结果一致（图3f）。对IAA的定量分析显示结果与不同组织中与Ruby相关的颜色深度一致（图3g），表明在未成熟的绿色阶段（IMG）内源生长素的积累高于其他阶段（图3d &e）。上述结果表明利用DR5系统在番茄中进行生长素的分布和响应观察是可行的。

图2 Ruby可以无创性地选择番茄中的转化事件。(a) 转基因阳性植株鉴定。M：Marker;W：water;C：阴性非转基因对照;P：阳性质粒对照;(b)番茄愈伤组织中表达Ruby基因。红色在正转化愈伤组织(红色)和非转基因愈伤组织(绿色)中被区分。

图3 DR5::Ruby转基因番茄植株在不同组织中的特性。(a)种子;(b)茎和叶;(c)腋芽;(d)花和果实;(e)植株;(f) qRT-PCR分析DR5在番茄不同器官中的表达。(g)不同组织IAA含量。IMG，未成熟的绿色阶段;MG，绿熟期;YR，黄熟阶段;RR，红熟期。

利用E8::Ruby转化不同的番茄品种，获得了不同种质背景的番茄植株。E8::Ruby转化的植株在不同番茄品种（红、白、黄）的不同番茄组织中呈现不对称的粉红色。特别是在红熟期，黄色结实品种比红色和白色结实品种颜色更红（图5）。

图5 E8::Ruby转基因番茄植株在不同组织和不同番茄品种(红、白、黄)中的特性。(a)种子和幼苗;(b)不同品种的番茄，红果“Moneymaker”，白果“06883”，黄果“19458”;(c)番茄果实横切面观察。IMG，未成熟的绿色阶段;MG，绿熟期;YR，黄熟阶段;RR，红熟期。

该研究进一步阐明了番茄不同发育阶段的生长素含量，同时为利用生物技术改善番茄果实颜色提供了思路；所有结果表明DR5和E8是研究Ruby报告基因在番茄中的应用的适宜系统。

东北农业大学园艺园林学院杨欢欢副教授为该论文的第一作者，硕士研究生张一尧为并列第一作者，东北农业大学园艺园林学院姜景彬、李景富教授为该文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金青年基金 （32002059）,  黑龙江省“百千万”工程科技重大专项课题（2019ZX16B02）及中国博士后科学基金面上项目 （2020 M681068）的资助，感谢南京农业大学和玉兵研究员、赵云德教授分享的DR5::Ruby载体。

原文链接：

https://doi.org/10.48130/VR-2023-0012

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