多毛番茄（Solanum habrochaites, SH）是栽培番茄的近缘野生种，是现代番茄育种的重要种质资源。表皮毛由表皮细胞发育而来，在抵御虫害过程中发挥重要作用，其分泌物具有不可忽视的价值。苯丙烷生物合成途径以苯丙氨酸代谢为起点，其产物包括木质素、黄酮类和酚类化合物，是影响植物次生代谢物质合成和抗性强弱的重要途径之一。然而，番茄表皮毛的形态学特征和次生代谢组分等组成性防御机制对于抵抗植食性昆虫的影响尚未得到鉴定。因此，整合转录组和代谢组学解析苯丙烷生物合成途径对多毛番茄抗虫性状的调控机制具有重要意义。

2024年1月，Horticulture Research在线发表了东北农业大学王傲雪教授团队题为 Integration of metabolomics and transcriptomics reveals the regulation mechanism of phenylpropanoid biosynthesis pathway on insect resistance traits in Solanum habrochaites 的论文。

冷冻扫描电镜结果表明，在SH中存在IV型、V型和VI型，其中较短的IV型和VI型表皮毛数量最多且独属于野生番茄SH，是酰基糖、类黄酮和萜类物质合成的主要部位。VI型表皮毛在SH中腺头是光滑圆形，而在AC中则形似四叶草，这与SH VI型腺毛中存在可以积累大量代谢物的细胞空腔有关（图1A）。此外，偏好性试验结果表明移动到SH叶片上蚜虫和朱砂叶螨的数目显著低于移动到AC叶片上的蚜虫和朱砂叶螨数目，并且SH对抵御蚜虫取食比抵御朱砂叶螨取食的特征更为明显（图1B-E）。

图1 AC和SH两种番茄品种抗虫性分析

苯丙氨酸由莽草酸途径产生，在PAL、C4H、4CL的调控下以响应早期生物胁迫反应。苯丙烷代谢的下游途径一方面经过HCT、COMT、CCoAOMT、CAD、UGT72E、POD等酶的催化刺激木质素积累，另一方面经过F3H、FLS、CYP75H促进黄酮和类黄酮的生物合成。与AC相比，SH中苯丙烷类化合物的含量和相关基因的表达量较高，且暂时沉默苯丙烷代谢通路上的SL4CLL6基因会降低番茄对植食性昆虫的抗性，这对下一步评价多毛番茄抗虫功能的研究具有重要作用，也对多毛番茄的抗虫特性用于栽培番茄的遗传改良奠定了基础（图2）。

图2 多毛番茄的苯丙烷生物合成途径

东北农业大学生命科学学院生物技术与工程专业硕士研究生王美靓为该论文的第一作者，王傲雪教授与仇有文副教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金会（U22A20495、32072588）， 黑龙江省国家自然科学基金（LH2021C032）的共同资助。

团队负责人：王傲雪，东北农业大学园艺园林学院院长，教授，博士，博士生导师。主要从事番茄分子育种与种质创新、番茄主要病害的生物防治等研究。近年来先后主持和参加国家自然科学基金、教育部留学归国人员启动项目等30多项。获得包括国家科学技术进步奖、教育部科学技术进步奖、农业部中华农业科技奖、黑龙江省省长特别奖等15个奖项。申报发明专利20余项，发表论文200余篇，其中SCI收录70多篇，编写著作7部，参与育成新品种15个。

团队骨干：仇有文，东北农业大学生命科学学院副教授，博士，硕士生导师。主要从事番茄分子育种及抗逆功能基因的挖掘。近年来先后主持和参加国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金等科研项目共10多项。申报发明专利3项，发表论文30余篇，其中SCI收录10篇。

团队研究方向：番茄分子育种与生物技术

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad277

转自：“园艺研究”微信公众号

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