5月8日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室番茄團(tuán)隊(duì)在國(guó)際遺傳學(xué)期刊PLoS Genetics發(fā)表了題為Genome-wide association analysis identifies a natural variation in basic helix-loop-helix transcription factor regulating ascorbate biosynthesis via D-mannose/L-galactose pathway in tomato的研究論文，報(bào)道了番茄果實(shí)代謝變異的遺傳基礎(chǔ)，重點(diǎn)解析了番茄進(jìn)化過(guò)程中抗壞血酸（VC）變異的調(diào)控機(jī)制。

番茄是世界上營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的蔬菜作物之一，具有豐富的遺傳多樣性。揭示糖、有機(jī)酸等初級(jí)代謝物的遺傳基礎(chǔ)可以為番茄品質(zhì)育種提供指導(dǎo)，同時(shí)也能提高番茄的產(chǎn)量和抗逆性。該研究通過(guò)對(duì)不同生長(zhǎng)環(huán)境下的302份番茄材料的全基因組關(guān)聯(lián)分析，鑒定了92個(gè)代謝性狀的388個(gè)suggestive SNPs（包括126個(gè)顯著SNPs）。利用連鎖作圖對(duì)可溶性固形物（SSC）的遺傳位點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證，并進(jìn)一步對(duì)番茄果實(shí)抗壞血酸顯著關(guān)聯(lián)位點(diǎn)TFA9（TOMATO FRUIT ASCORBATEON CHROMOSOME 9）進(jìn)行了功能分析。

研究結(jié)果表明，該位點(diǎn)編碼一個(gè)bHLH轉(zhuǎn)錄因子SlbHLH59，該蛋白定位于細(xì)胞核。酵母單雜交和瞬時(shí)表達(dá)分析結(jié)果顯示SlbHLH59直接結(jié)合于抗壞血酸生物合成途徑之一的D-甘露糖/ L-半乳糖合成途徑中的PMM、GMP2和GMP3基因啟動(dòng)子，促進(jìn)抗壞血酸積累。研究分析發(fā)現(xiàn)SlbHLH59的啟動(dòng)子中的1個(gè)8 bp 插入缺失（InDel_8）與果實(shí)抗壞血酸含量完全連鎖。InDel_8位于一個(gè)影響基因表達(dá)的5′ UTR Py-rich stretch motif中，其通過(guò)影響SlbHLH59基因的表達(dá)來(lái)影響抗壞血酸積累。

進(jìn)化分析表明，在番茄馴化、改良過(guò)程中選擇了低表達(dá)的SlbHLH59等位基因。研究結(jié)果為抗壞血酸生物合成在番茄馴化過(guò)程中的調(diào)控和選擇提供了一個(gè)典型案例，為番茄果實(shí)中代謝物的自然變異提供了新的遺傳視角，將促進(jìn)代謝物性狀在番茄改良中的高效利用。此外，該研究中所發(fā)現(xiàn)的變異基因和多態(tài)性為進(jìn)一步的基因組比較研究和提高番茄和其他園藝作物果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室番茄團(tuán)隊(duì)博士后葉杰為該論文第一作者，葉志彪教授和張余洋教授為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系、中國(guó)博士后基金、湖北省自然科學(xué)基金和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)自主創(chuàng)新基金的資助。