文獻題目：Salt-stress-induced tomato sweetening involves an SlSnRK2.6-SlZHD8 sugar accumulation cascade triggered by root-derived abscisic acid

發(fā)表期刊：THE EMBO JOURNAL

影響因子：8.3

物種：番茄

發(fā)表時間：2026年2月2日

發(fā)表單位：山東農(nóng)業(yè)大學

藍景科信提供：DAP-seq技術(shù)服務(wù)

主要研究結(jié)果

“順境出產(chǎn)量，逆境促品質(zhì)"，這句古老農(nóng)諺在番茄種植中早已被驗證——適度鹽堿環(huán)境種出的番茄，甜度更高、風味更濃。但背后的科學機制，長期以來是未解之謎。

為解析鹽脅迫提升番茄果實糖含量的分子機制，本研究通過同位素示蹤與嫁接實驗證實，根系來源的ABA是介導鹽脅迫誘導果實糖積累的核心信號。進一步基因功能驗證表明，SlSnRK2.6激酶作為ABA通路下游關(guān)鍵組分，直接調(diào)控鹽脅迫下的果實糖積累。酵母雙雜交實驗確認，SlZHD8是SlSnRK2.6的直接互作蛋白，且對鹽脅迫誘導的糖積累起負調(diào)控作用。在此基礎(chǔ)上，磷酸化實驗證明，鹽脅迫下根系來源的ABA可促進SlSnRK2.6對SlZHD8的磷酸化修飾，該修飾顯著降低SlZHD8的蛋白穩(wěn)定性；遺傳與表型分析進一步證實，完整的SlSnRK2.6-SlZHD8信號模塊是鹽脅迫下番茄果實糖積累的必需調(diào)控單元。

研究通過DAP-seq鑒定SlZHD8在全基因組范圍內(nèi)結(jié)合位點，兩個重復共獲得95,682個可信重疊峰，其中16.9%的峰位于啟動子區(qū)，且在TSS上游約300bp的近端啟動子區(qū)高度富集，其核心結(jié)合基序為TAATTAAT。GO與KEGG富集分析顯示，這些靶基因顯著富集于淀粉與蔗糖代謝、蔗糖響應、水解酶活性及液泡膜定位等糖代謝相關(guān)過程。通過DAP-seq與RNA-seq聯(lián)合分析，篩選出SlSUS3（蔗糖水解）和SlSWEET12（糖轉(zhuǎn)運）為SlZHD8調(diào)控果實糖積累的關(guān)鍵靶基因。后續(xù)經(jīng)EMSA、ChIP-qPCR、雙熒光素酶實驗證實，SlZHD8可直接結(jié)合二者啟動子并發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用，而SlSnRK2.6在T247位點磷酸化SlZHD8可解除該抑制，進而促進果實糖積累。此外，SlSnRK2.6-SlZHD8-SlSWEET12模塊可同步調(diào)控根系糖分分配與Na⁺/K⁺穩(wěn)態(tài)，參與番茄植株耐鹽性調(diào)控。群體遺傳分析表明，ZHD8在番茄馴化過程中受到人工選擇，并從中鑒定出能同時提升果實糖含量與耐鹽性的優(yōu)異天然單倍型。

本研究系統(tǒng)闡明了鹽脅迫下根系信號調(diào)控果實增甜的分子機制，為逆境促品質(zhì)這一重要農(nóng)業(yè)現(xiàn)象提供了核心理論支撐，并為番茄品質(zhì)與抗逆協(xié)同改良提供了關(guān)鍵基因資源與育種靶點。

圖1. ABA含量升高介導鹽脅迫下番茄果實的糖分積累。（A–G）鹽脅迫對（A）果實表型、（B）單果重、（C）成熟時間、（D）可溶性固形物含量、（E）葡萄糖含量、（F）果糖含量及（G）ABA含量的影響。（H–L）內(nèi)源ABA與鹽脅迫的互作對（H）ABA含量、（I）單果重、（J）可溶性固形物含量、（K）葡萄糖含量及（L）果糖含量的影響。

圖2. 根系來源的ABA激活SlSnRK2.6激酶，介導鹽脅迫下番茄果實的糖分積累。（A）鹽脅迫對ABA從根/葉向果實運輸?shù)挠绊?。（B）對照和鹽脅迫條件下，野生型嫁接植株（WT/WT）與未嫁接植株（WT/not）的ABA含量。（C–F）根系來源ABA與鹽脅迫的互作對（C）可溶性固形物含量、（D）葡萄糖含量、（E）果糖含量及（F）SlSnRK2.6激酶活性的影響。（G–J）SlSnRK2.6與鹽脅迫的互作對（G）單果重、（H）可溶性固形物含量、（I）葡萄糖含量及（J）果糖含量的影響。

圖3. SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用并使其磷酸化，進而介導鹽脅迫下番茄果實的糖分積累。（A）SlZHD8的亞細胞定位。（B）酵母雙雜交（Y2H）實驗表明SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用。（C）Pull-down實驗表明SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用。（D）免疫共沉淀（Co-IP）實驗表明SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用。（E）雙分子熒光互補（BiFC）實驗表明SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用。（F）熒光素酶互補成像（LCI）實驗表明SlSnRK2.6與SlZHD8相互作用。（G）SlSnRK2.6在體外磷酸化SlZHD8的T247位點。（H）SlSnRK2.6在體內(nèi)磷酸化SlZHD8的T247位點。（I）鹽脅迫下根系來源的ABA參與SlZHD8的體內(nèi)磷酸化。（J）鹽脅迫下SlSnRK2.6參與SlZHD8的體內(nèi)磷酸化。（K）無細胞降解實驗表明SlZHD8發(fā)生依賴于SlSnRK2.6的降解。（L）體內(nèi)實驗表明SlZHD8發(fā)生依賴于SlSnRK2.6的降解。（M–P）SlSnRK2.6-SlZHD8模塊對鹽脅迫下果實糖分積累至關(guān)重要。（M）單果重、（N）可溶性固形物含量、（O）葡萄糖含量、（P）果糖含量。

圖4. SlSnRK2.6介導的SlZHD8磷酸化解除其對SlSUS3和SlSWEET12的轉(zhuǎn)錄抑制。（A）韋恩圖展示DAP-seq鑒定得到的結(jié)合峰。（B）SlZHD8結(jié)合峰在番茄基因組上的分布。（C）啟動子區(qū)域富集的SlZHD8結(jié)合基序。（D）啟動子區(qū)域SlZHD8結(jié)合峰的KEGG富集分析。（E）韋恩圖展示RNA-seq與DAP-seq的重疊基因情況。（F、G）對照與鹽脅迫條件下，SlSUS3和在野生型及slzhd8突變體果實中的表達模式。（H）SlSUS3和SlSWEET12啟動子上的SlZHD8結(jié)合基序。（I）EMSA實驗證實SlZHD8可直接結(jié)合SlSUS3和SlSWEET12啟動子探針。（J）EMSA實驗顯示，SlSnRK2.6對SlZHD8的磷酸化降低其DNA結(jié)合能力。（K）ChIP實驗顯示，SlSnRK2.6對SlZHD8的磷酸化降低其DNA結(jié)合能力。（L）轉(zhuǎn)錄激活實驗顯示，SlSnRK2.6對SlZHD8的磷酸化解除其轉(zhuǎn)錄抑制作用。（M）SlSnRK2.6對SlZHD8的磷酸化解除其對SlSUS3和SlSWEET12的轉(zhuǎn)錄抑制。

圖5. SlZHD8-SlSUS3/SlSWEET12模塊參與鹽脅迫下番茄果實糖分積累與脅迫耐受性。（A–C）SlZHD8-SlSUS3模塊對鹽脅迫下果實糖分積累至關(guān)重要。（A）可溶性固形物含量；（B）葡萄糖含量；（C）果糖含量。（D–F）SlZHD8-SlSWEET12模塊對鹽脅迫下果實糖分積累至關(guān)重要。（D）可溶性固形物含量；（E）葡萄糖含量；（F）果糖含量。（G–K）SlZHD8-SlSWEET12模塊參與鹽脅迫耐受性調(diào)控。（G）鹽脅迫下幼苗及根系表型；（H）植株干重；（I）根冠比；（J）根系可溶性糖含量；（K）根系Na⁺/K⁺比值。

圖6. ZHD8的自然變異與果實糖分積累及耐鹽性相關(guān)。（A）ZHD8位于番茄馴化選擇區(qū)間內(nèi)，但未達到改良選擇區(qū)間的閾值。（B）基于631份番茄種質(zhì)（包括野生醋栗番茄SP、櫻桃番茄SLC、栽培番茄SLL，含傳統(tǒng)品種與現(xiàn)代品種）的ZHD8單倍型聚類分析。（C）EMSA實驗顯示ZHD8^HapB單倍型DNA結(jié)合能力降低。（D）ChIP實驗顯示ZHD8^HapB單倍型DNA結(jié)合能力降低（E）ZHD8單倍型在SP、SLC、SLL（傳統(tǒng)品種與現(xiàn)代品種）群體中的頻率分布，標注各組中HapA與HapB的數(shù)量。（F）ZHD8^HapA與ZHD8^HapB的地理分布。（G–J）ZHD8^HapB單倍型在鹽脅迫下增強果實糖分積累。（G）單果重；（H）可溶性固形物含量；（I）葡萄糖含量；（J）果糖含量。（K–O）ZHD8^HapB單倍型增強植株耐鹽性。（K）鹽脅迫下幼苗及根系表型；（L）植株干重；（M）根冠比；（N）根系可溶性糖含量；（O）根系Na⁺/K⁺比值。

圖7. 機制模式圖。在鹽脅迫條件下，根部產(chǎn)生的脫落酸（ABA）向果實的運輸量增加。果實中升高的ABA會激活SlSnRK2.6激酶，該激酶通過磷酸化SlZHD8并降低其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性及DNA結(jié)合能力，從而抑制SlZHD8的功能；這一過程解除了SlZHD8對SlSUS3和SlSWEET12的抑制作用，進而促進果實糖分積累。與此同時，SlSnRK2.6-SlZHD8-SlSWEET12調(diào)控模塊還參與調(diào)節(jié)根部糖分積累并賦予植物鹽脅迫耐受性。進化分析鑒定出一種優(yōu)異單倍型ZHD8^HapB，因其啟動子結(jié)合親和力降低，可在提升果實糖分的同時增強耐鹽性。