我國是設施蔬菜生產大國，在冬季設施蔬菜栽培中，光照不足以及霧霾天氣，容易導致設施內部形成弱光環境，引起蔬菜作物徒長，俗稱“弱光徒長”，嚴重影響蔬菜作物的產量、品質和抗性。蕃茄是一種重要的設施蔬菜，也是蔬菜基礎生物學研究的一個常用模式。然而調控蔬菜弱光徒長的機理，以及弱光徒長和果實品質形成之間的關係尚不十分清楚。
近日，上海交通大學農業與生物學院尹若賀課題組，在Plant Physiology雜誌發表了題為“Pivotal roles of ELONGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato”的研究論文，揭示了轉錄因子HY5在調控蕃茄“弱光徒長”和“果實代謝”等方面具有重要的功能。該研究通過轉錄因數HY5將蕃茄苗期弱光徒長和後期果實品質建立了重要的聯系（Zhang et al.，2022）。
在該研究中，研究人員製作了蕃茄HY5的基因編輯突變體以及過表達株系，通過系統的錶型分析，發現HY5對蕃茄不同生長發育階段都具有重要的調控作用，hy5突變體的不但在苗期，在成株階段較野生型徒長也更加嚴重。在紅熟期果實中，hy5突變體內大量代謝物的積累較野生型顯著下降，伴隨著大量基因表達水准下降；表明HY5在果實中的一個重要功能是促進大量代謝物的合成和積累，影響蕃茄果實品質。此外HY5不但影響蕃茄地上部分胚軸的伸長，也促進根系生長發育，對於壯苗非常關鍵。
該課題組最近報導了在弱光環境下，補充極其微量的紫外光能够促進蕃茄壯苗，有效的抑制徒長；該過程依賴蕃茄光感受器（光受體）UVR8（Liu et al.，2020）。為了揭示光感受器UVR8抑制弱光徒長的機理，課題組通過一系列生化實驗，發現轉錄因數模塊調控BBX20/21-HY5啟動HY5基因轉錄，從而抑制弱光徒長（Yang et al.，2022）。在設施栽培中，弱光和低溫往往同時出現，後續工作需要進一步研究蕃茄如何綜合設施內的低溫弱光等亞適宜微環境。
上海交通大學尹若賀副教授為論文通訊作者，課題組助理研究員張春麗博士為論文第一作者。碩士生鄔玉潔和劉小瑞，大學生張嘉怡，助理研究員林麗博士等都做出了重要貢獻。本研究得到了國家重點研發計畫和國家自然科學基金等項目的資助。
參考文獻：
Zhang C，Wu Y，Liu X，Zhang J，Li X，Lin L，YinR.（2022）Pivotal roles of ELONGATED HYPOCOTYL5 in regulation of plant development and fruit metabolism in tomato.Plant Physiologyhttps://doi.org/10.1093/plphys/kiac133
Liu X，Zhang Q，Yang G，Zhang C，Dong H，Liu Y，Yin R，Lin L（2020）Pivotal roles of Tomato photoreceptor SlUVR8 in seedling development and UV-B stress tolerance.Biochem Biophys Res Commun522:177-183
Yang G，Zhang C，Dong H，Liu X，Guo H，Tong B，Fang F，Zhao Y，Yu Y，Liu Y，Lin L，Yin R（2022）Activation and negative feedback regulation of SlHY5 transcription by the SlBBX20/21-SlHY5 transcription factor module in UV-B signaling.Plant Cell10.1093/plcell/koac064
論文連結：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac133