HR丨蔬菜花卉所无土栽培团队揭示了调控根冠比增强番茄耐旱性的新机制

发布时间：2026-04-15 来源：蔬菜栽培与生理创新团队

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所无土栽培团队在Horticulture Research上在线发表题为“A SlERF4-SlTPP1 module enhances drought tolerance in tomato by increasing root:shoot ratio”的重要研究成果。该研究揭示了一条全新的SlERF4-SlTPP1调控模块，该模块通过调控根冠比增强番茄耐旱性，为耐旱作物分子育种提供了重要理论基础与关键靶标。

干旱胁迫是最具破坏性的非生物逆境之一，严重制约全球作物产量、威胁粮食安全。受气候变化影响，干旱事件的频率和强度不断加剧，提升作物抗旱能力已成为园艺产业可持续发展的关键目标。提高根冠比（R/S）是植物应对水分亏缺的核心适应策略之一。前人研究表明，海藻糖- 6-磷酸磷酸酶基因TPP（Trehalose-6-phosphate phosphatase）在植物干旱响应中发挥重要作用，但其在调节根冠比方面的作用仍不清楚。

研究发现，干旱胁迫对番茄SlTPP1基因表达的影响存在组织特异性，即干旱抑制叶片中SlTPP1基因表达，但上调根系中SlTPP1基因表达。进一步探究发现，SlTPP1主要通过两条途径增加番茄根冠比：（1）过表达SlTPP1增加番茄根系可溶性糖含量，并通过上调根系细胞壁合成基因的夜间特异性表达促进根系生长；（2）过表达SlTPP1抑制番茄叶片乙烯信号通路，最终提升植株根冠比，增强耐旱性。

为了探究SlTPP1如何响应干旱信号，该研究通过酵母单杂交筛库获得了可能调控SlTPP1基因表达的转录因子SlERF4，之后利用双荧光素酶报告基因实验和EMSA进一步发现SlERF4可以直接结合并负调控SlTPP1基因表达。此外，发现干旱胁迫对SlERF4基因的表达存在组织特异性，上调叶片中SlERF4表达，下调根系中SlERF4表达，和SlTPP1表达模式正好相反。之后，利用CRISPR/Cas9技术获得SlERF4番茄突变体植株，发现植株根系SlTPP1基因表达上调、根冠比增大、根系细胞壁合成基因激活，耐旱性增强。此外，发现干旱对番茄乙烯合成存在根、叶相反的组织特异性调控，这介导了干旱下番茄叶和根系SlERF4与SlTPP1基因相反的表达模式。