摘要：番茄作为全球广泛种植的重要蔬菜作物，在从野生品种到栽培品种的驯化过程中，产量和品质得到了显著提升，但抗病能力却出现了明显下降。这种 “驯化选择” 的核心矛盾在于抗病性与农艺性状的遗传权衡。植物免疫系统依赖复杂的代谢网络，其中酚胺和水杨酸是两类关键防御物质，然而
番茄作为全球广泛种植的重要蔬菜作物，在从野生品种到栽培品种的驯化过程中，产量和品质得到了显著提升，但抗病能力却出现了明显下降。这种 “驯化选择” 的核心矛盾在于抗病性与农艺性状的遗传权衡。植物免疫系统依赖复杂的代谢网络，其中酚胺和水杨酸是两类关键防御物质，然而，二者的协同调控机制未被解析。
近日，JIPB在线发表了海南大学南繁学院王守创教授团队题为“A SlMYB78-regulated bifunctional gene cluster for phenolamide and salicylic acid biosynthesis during tomato domestication, reducing disease resistance”的研究论文。首次揭示植物抗病代谢通路中存在双功能基因簇（BGC2）,其核心基因 SlEPS1在驯化中因负选择导致功能衰退的分子机制：其编码的双功能酶兼具催化抗菌物质酚胺与免疫激素水杨酸的双重功能，为植物代谢与抗病研究提供新路径。
该研究对401份番茄群体材料的酚胺物质进行了检测，通过基于代谢物全基因组关联分析(GWAS)鉴定出2号染色体上与酚胺合成基因簇（BGC2）。后续实验证明基因簇中核心组分SlEPS1参与水杨酸和酚胺的生物合成，其关键氨基酸残基 His169对酚胺合成至关重要，且SlEPS1的双酶活性与增强的抗病性相关（图1）。
图1酚胺BGC2基因簇的定位与鉴定
该研究进一步通过比较不同番茄亚群中SlEPS1位点的核苷酸多样性，发现该基因可能受人工选择影响。变异组分析发现番茄群体间有两个不同的SlEPS1单倍型组合：SlEPS1HapA和SlEPS1HapB，其中SlEPS1HapB的植株中酚胺和SA水平更高，抗病性更强。这些结果表明，在番茄的驯化选择过程中，SlEPS1HapB的消失可能是导致番茄抗病性降低的原因之一（图2）.图2 SlEPS1驯化遗传分析
此外，研究还发现了一个与BGC2显著共表达的转录因子SlMYB78。它能够直接结合并激活BGC2基因簇的启动子，从而调控BGC2基因簇的表达。当SlMYB78基因被沉默时，酚胺和水杨酸的含量显著下降，导致其抗病能力降低（图3）。
图3 SlMYB78正调控基因簇，促进酚胺和水杨酸的积累
综上所述，番茄驯化过程中，SlMYB78调控的双功能基因簇BGC2因抗病单倍型SlEPS1HapB被负选择，导致现代番茄酚胺和水杨酸减少，抗病性显著下降。可以通过基因编辑恢复SlEPS1HapB功能或增强SlMYB78活性的抗病育种策略，为培育高抗优质番茄提供理论支撑。海南大学博士研究生曹鹏、硕士生夏凌昊（已毕业），李湘桂，邓萌为共同第一作者，海南大学王守创教授和杨君副教授为通讯作者。本研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南省重点研发计划等项目的资助。
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来源：小钱讲科学
