Vier AUXIN-RESPONSE-FAKTOREN der Klasse A fördern das Wachstum von Tomatenfrüchten, obwohl sie den Fruchtansatz unterdrücken

Jun 30, 2023

Nature Plants Band 9, Seiten 706–719 (2023)Diesen Artikel zitieren

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Bei Blütenpflanzen fördert das nach der Befruchtung in den Samen produzierte Auxin die Fruchtbildung. Die Anwendung von Auxin auf unbestäubte Eierstöcke kann auch Parthenokarpie (Produktion kernloser Früchte) induzieren. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Auxin-Signalkomponenten SlIAA9 und SlARF7 (ein Klasse-A-AUXIN-RESPONSE-FAKTOR (ARF)) wichtige Repressoren der Fruchtbildung bei Tomaten (Solanum lycopersicum) sind. Eine ähnliche repressive Rolle von Klasse-A-ARFs im Fruchtansatz wurde auch bei anderen Pflanzenarten beobachtet. Es fehlen jedoch Beweise für die Rolle eines ARF der Klasse A bei der Förderung der Fruchtentwicklung, wie im aktuellen Auxin-Signalisierungsmodell vorhergesagt. Hier haben wir Tomatenmutanten höherer Ordnung von vier SlARFs der Klasse A (SlARF5, SlARF7, SlARF8A und SlARF8B) generiert und ihre genauen kombinatorischen Rollen aufgedeckt, die zur Unterdrückung und Förderung der Fruchtentwicklung führen. Alle vier SlARFs der Klasse A hemmten zusammen mit SlIAA9 die Fruchtbildung, förderten jedoch das anschließende Fruchtwachstum. Transgene Tomatenlinien, die verkürztes SlARF8A/8B ohne die IAA9-interagierende PB1-Domäne exprimierten, zeigten eine starke Parthenokarpie, was die fördernde Rolle von SlARF8A/8B beim Fruchtwachstum weiter bestätigt. Eine Änderung der Dosierung dieser vier SlARFs führte zu zweiphasigen Fruchtwachstumsreaktionen und zeigte ihre vielseitige Doppelrolle als negative und positive Regulatoren. RNA-seq- und Chromatin-Immunpräzipitation-quantitative PCR-Analysen identifizierten außerdem SlARF8A/8B-Zielgene, einschließlich derjenigen, die MADS-BOX-Transkriptionsfaktoren (AG1, MADS2 und AGL6) kodieren, die wichtige Repressoren des Fruchtansatzes sind. Diese Ergebnisse stützen die Idee, dass SlIAA9/SlARFs die Transkription dieser MADS-BOX-Gene direkt regulieren, um den Fruchtansatz zu hemmen. Unsere Studie enthüllt die bisher unbekannte Doppelfunktion von vier SlARFs der Klasse A bei der Entwicklung von Tomatenfrüchten und beleuchtet die komplexen kombinatorischen Effekte mehrerer ARFs bei der Kontrolle des Auxin-vermittelten Fruchtansatzes und Fruchtwachstums.

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Wir danken T. Nolan und L. Wang für hilfreiche Ratschläge zur QuantSeq-Analyse; Z. Nimchuk für die Bereitstellung der CRISPR-Cas9-Vektoren; J. Nemhauser und E. Pierre-Jerome für die Bereitstellung der ARC-Konstrukte, Hefestämme und detaillierten Protokolle; und N. Ori und A. Israeli für die Weitergabe ihrer unveröffentlichten Ergebnisse. Wir danken außerdem A. Israeli, N. Ori, Z.-M. Pei, J. Reed und L. Strader für hilfreiche Kommentare zum Manuskript und dem China Scholarship Council (CSC) für die Stipendienunterstützung (CSC-Stipendium Nr. 201803250091 bis XL). Diese Arbeit wurde vom US-Landwirtschaftsministerium (Zuschuss-Nr. 2018-67013-27395 an T.-PS) und den National Institutes of Health (Zuschuss-Nr. R01 GM100051 an T.-PS) unterstützt.

Xiao Li

Aktuelle Adresse: School of Grassland Science, Beijing Forestry University, Peking, VR China

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Jianhong Hu, Xiao Li.

Abteilung für Biologie, Duke University, Durham, NC, USA

Jianhong Hu, Xiao Li und Tai-ping Sun

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JH und T.-PS konzipierten und gestalteten das Forschungsprojekt. JH und XL führten die Experimente durch. JH, XL und T.-PS analysierten die Daten. JH und T.-PS haben das Manuskript geschrieben.

Korrespondenz mit Tai-ping Sun.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature Plants dankt Mondher Bouzayen und Zhongchi Liu für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Ergänzende Abbildungen. 1–8.

Ergänzungstabellen 1–6.

Statistische Quelldaten für ergänzende Abbildungen. 1–8.

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Unverarbeitete Western Blots.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Hu, J., Li, X. & Sun, Tp. Vier AUXIN-RESPONSE-FAKTOREN der Klasse A fördern das Wachstum von Tomatenfrüchten, obwohl sie den Fruchtansatz unterdrücken. Nat. Pflanzen 9, 706–719 (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01396-y

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Eingegangen: 30. März 2022

Angenommen: 14. März 2023

Veröffentlicht: 10. April 2023

Ausgabedatum: Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-023-01396-y

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