在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇文章中,巴西圣保罗大学路易斯·德·凯罗斯农业学院 (ESALQ-USP) 的研究人员首次描述了几十年前发现的植物激素独脚金内酯如何控制番茄 (Solanum lycopersicum) 的开花和结果。他们的研究结果为管理结果时间带来了新的机会,并可能对该作物的总产量产生重大影响。

有关番茄激素的新发现可以提高总产量

独脚金内酯源自类胡萝卜素,是一类相对较新的植物激素,于 2008 年才被确认。它们对番茄植株的发育、应激反应及其与根际(根系生长的土壤)微生物的相互作用的重要性已在科学文献中有所描述,但它们在生殖过程中的作用迄今尚不清楚。

现在,在这项新研究中,ESALQ-USP 的科学家能够展示此功能,并使用 mRNA 数据测序和处理、通过 qRT-PCR 进行基因转录定量、质谱以及统计和功能分析等技术更详细地解释它。

为此,他们分析并比较了两组植物:一组经过基因改造,无法产生独脚金内酯,而另一组则含有合成的植物激素,他们发现这种植物激素可以促进植物更快更好地开花,从而产出更多的果实。

研究人员还确定了该机制运作的细节。

“我们发现独脚金内酯通过调节 microRNA319 通路和赤霉素(植物生长和发芽的调节剂)水平来控制番茄开花,”本文合著者、该研究所属专题项目首席研究员 Fábio Tebaldi Silveira Nogueira 说道。他是 ESALQ-USP 生物科学系植物发育分子遗传学实验室的研究员。

“当叶片和分生组织中的独脚金内酯水平增加时,植物就会倾向于降低赤霉素水平并提高这种微小RNA的水平。”

经济利益

研究人员获得的结果可以对番茄作物的管理和产量产生直接影响。

“研究结果清楚地表明,在独脚金内酯存在的情况下,植物更容易开花,花和果实的数量显著增加。这意味着我们现在可以依靠一种新型植物激素来控制开花时间,”诺盖拉说。

他补充说,下一步将包括研究其他 microRNA 通路和激素是否相互作用并影响植物的发育,从而增加果实产量和大小。研究人员还计划测试独脚金内酯对其他具有经济价值的作物(如大豆和玉米)的影响。

这项研究是与意大利都灵大学的意大利初创公司 StrigoLab 的科学家合作进行的,与该大学的植物压力实验室(由论文的最后一位作者 Francesca Cardinale 领导)以及捷克帕拉茨基大学的生长调节实验室和捷克科学院实验植物研究所合作进行。