Ген SlIDI1 участвует в синтезе каротиноидов в томатах сложным образом

Исследователи из Пекинской академии сельского и лесного хозяйства и Китайской академии наук изучили молекулярный механизм формирования цвета у линии томатов с оранжевыми плодами — orange fruited tomato3 (oft3).

Ключевые открытия:

• Анализ с помощью HPLC показал, что в плодах oft3 значительно снижено общее содержание каротиноидов, но повышен отношение β-каротина к ликопину.
• Генетический анализ и BSA-Seq идентифицировали ген SlIDI1 как кандидата, ответственного за мутацию oft3. В гене обнаружена делеция длиной 116 п.н.
• Функциональная комплементация и эксперименты с CRISPR-Cas9 подтвердили, что SlIDI1 является причинным геном.

Сложная регуляция гена SlIDI1:

• Ген SlIDI1 производит одновременно длинные и короткие транскрипты за счет альтернативного инициации транскрипции и альтернативного сплайсинга.
• Длинный изоформ, благодаря N-концевой последовательности из 59 аминокислот, локализуется в пластидах.
• Короткие транскрипты, обнаруженные в листьях и плодах, кодируют белки без сигналов нацеливания в пластиды или пероксисомы.

Неожиданный фенотип и новый механизм регуляции:

• Мутация в SlIDI1 приводит к оранжевой, а не желтой окраске плодов (в отличие от мутанта r по гену SlPSY1).
• Экспрессия ключевых генов биосинтеза каротиноидов (SlPSY1, SlPDS, SlCRTISO, SlLCY-B1, SlLCY-B2, SlLCY-E) у мутантов не изменилась.
• Однако у мутантов oft3 и созданных с помощью CRISPR-Cas9 была обнаружена репрессия транскрипции гена SlBCH1, кодирующего β-каротингидроксилазу.
• Ученые предполагают, что снижение уровня SlBCH1 замедляет катаболизм β-каротина, что минимизирует его потери и способствует оранжевому фенотипу. Это указывает на существование новой петли обратной связи в потоке каротиноидного пути.

Исследование опубликовано в журнале Horticulture Research.

Авторы отметили: «SlIDI1 может быть доставлен в различные органеллы благодаря экспрессии разных изоформ. Однако пока не подтверждено, происходят ли SlIDI1–5′S и SlIDI1–3′S из одного транскрипта, а также может ли SlIDI1 нацеливаться в митохондрии или пероксисомы. Для ответа на эти вопросы нужны дальнейшие исследования».