Plant J|番茄1-氨基环丙烷羧酸合酶2中的突变揭示了其在果实成熟之外在发育中的作用

乙烯在植物发育中的作用主要是通过外源应用来推断的。影响乙烯生物合成的突变体的使用提供了一个更好的选择来解释它的作用。

在番茄中，1-氨基环丙烷羧酸合成酶2（ACS2）是调节成熟乙烯生物合成的关键酶。

我们鉴定了两个b表型相反的acs2突变体：acs2-1过量产生乙烯，具有更高的ACS活性和蛋白质水平，而acs2-2是一个乙烯生产不足的突变体，显示出比野生型更低的ACS活性和蛋白质水平。与高/低乙烯释放一致，突变体表现出与野生型相反的表型、生理反应和代谢谱。acs2-1种子萌发早，叶片衰老快，果实成熟快。相反，acs2-2延缓了种子萌发，延缓了叶片衰老，延长了果实成熟。

突变体的激素谱在叶片和果实中基本相反。acs2‐1/acs2‐2叶片衰老的快/慢与内源乙烯/玉米素比值有关。

遗传分析表明，各突变体的代谢物谱与纯合突变体后代共分离。

结果表明，除成熟外，ACS2还参与番茄的营养和生殖发育。

乙烯对植物激素谱的显著影响表明乙烯在调控植物生长发育过程中与其它激素相互作用。

The role of ethylene in plant development is mostly inferred from its exogenous application. The usage of the mutants affecting ethylene biosynthesis proffers a better alternative to decipher its role. In tomato, 1‐aminocyclopropane carboxylic acid synthase2 (ACS2) is a key enzyme regulating ripening‐specific ethylene biosynthesis. We characterized two contrasting acs2 mutants; acs2‐1 overproduces ethylene, has higher ACS activity, and increased protein levels, while acs2‐2 is an ethylene under‐producer, displays lower ACS activity and protein levels than wild type. Consistent with high/low ethylene emission, the mutants show opposite phenotypes, physiological responses, and metabolomic profiles than the wild type. The acs2‐1 showed early seed germination, faster leaf senescence, and accelerated fruit ripening. Conversely, acs2‐2 had delayed seed germination, slower leaf senescence, and prolonged fruit ripening. The phytohormone profiles of mutants were mostly opposite in the leaves and fruits. The faster/slower senescence of acs2‐1/acs2‐2 leaves correlated with the endogenous ethylene/zeatin ratio. The genetic analysis showed that the metabolite profiles of respective mutants co‐segregated with the homozygous mutant progeny. Our results uncover that besides ripening, ACS2 participates in the vegetative and reproductive development of tomato. The distinct influence of ethylene on phytohormone profiles indicates the intertwining of ethylene action with other phytohormones in regulating plant development.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111/tpj.15148?af=R

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