SlSAM3 与 SlACS4 相互作用以促进通过油菜素类激素信号介导的番茄（Solanum lycopersicum）果实着色

为什么番茄的颜色很重要

番茄不仅能让沙拉更亮眼；它们从坚硬的绿色变为柔软的红色，意味着风味、质地和营养成分发生了深刻变化。种植者和育种者希望这一颜色变化在合适的时间以合适的强度发生。该研究探讨了一种称为油菜素的植物激素如何与成熟气体乙烯协同，通过在果实内部开启关键蛋白来帮助番茄变红。

促使果实成熟的激素

番茄是典型的“呼吸峰”型果实，意味着在成熟时会释放出一股乙烯。乙烯驱动许多成熟特征，包括绿叶素的分解和番茄红色及橙色类胡萝卜素（如番茄红素）的累积。作者用一种称为24-表油菜素醇的油菜素类激素处理发育中的番茄果实。在合适剂量下，这种处理加速了着色、降低了叶绿素含量、增加了类胡萝卜素和番茄红素含量，并提高了乙烯水平。抑制油菜素合成则产生相反效果，延缓着色并降低乙烯。这些反应表明油菜素通过在果实中提升乙烯水平而充当成熟的助推剂。

在果实内部发现关键开关

为了解油菜素如何与乙烯相连，团队考察了合成 S-腺苷甲硫氨酸（一种作为乙烯前体的小分子）的酶。在番茄的三个相关基因中，一个名为 SlSAM3 的基因对油菜素反应强烈：在果实接受激素处理时其活性上升，阻断油菜素时其活性下降。随着果实从绿变红，SlSAM3 的活性增长也超过了其同源基因。研究者利用基因编辑工具构建了缺失 SlSAM3 的番茄植株以及过表达 SlSAM3 的植株。过表达 SlSAM3 的果实成熟和着色更早，类胡萝卜素与乙烯含量更高，而缺失 SlSAM3 的果实则保持更长时间的绿色，叶绿素保留且乙烯产量更低。这表明 SlSAM3 是驱动番茄着色的重要因子。

当激素的作用依赖于单一基因时

科学家随后询问：在缺失 SlSAM3 的情况下，油菜素是否仍然有效。在正常植物和过表达 SlSAM3 的植物上喷施该激素会使果实更快着色，并进一步提高色素与乙烯水平。但在缺失 SlSAM3 的果实时，激素处理不再起效：这些果实仍然着色缓慢，番茄红素、类胡萝卜素和乙烯含量偏低。油菜素在这些突变体中也未能激活若干乙烯合成基因的表达。这些结果表明 SlSAM3 处于激素作用的核心位置：没有该基因，油菜素促进成熟的能力显著减弱。

并肩工作的蛋白质

乙烯的合成分两步完成，其中一步的关键酶由名为 SlACS4 的基因编码。由于在 SlSAM3 水平升高时 SlACS4 的活性也随之上调，团队测试了这两种蛋白是否可能发生物理相互作用。通过在酵母和烟草叶片中采用多种蛋白互作方法，他们发现 SlSAM3 与 SlACS4 确实发生结合，而且油菜素显著增强了这种结合。在番茄果实中，下调 SlACS4 会减慢着色和色素累积，而提高 SlACS4 则加速成熟。然而，在缺失 SlSAM3 的果实中，额外的 SlACS4 带来的促进效果明显减弱，表明 SlSAM3 对 SlACS4 完全支持乙烯产生与快速着色是必要的。

这对更好番茄的意义

综上所述，该研究为非专业读者勾勒了一个简明的故事：一种植物激素油菜素通过上调名为 SlSAM3 的基因来告诉番茄果实成熟。SlSAM3 蛋白与另一种蛋白 SlACS4 配对，共同推动乙烯通路，提升驱动由绿转红的气体水平。当这种伙伴关系牢固时，番茄更快失去绿色色素并积累更多红橙色素。通过明确这一相互作用，这项工作有助于解释成熟过程中不同植物信号如何相互沟通，并可能为未来培育或管理色泽和品质更稳定的番茄提供指导。

引用: Xuetong, W., Ailing, L., Huan, C. et al. SlSAM3 interacts with SlACS4 to facilitate brassinosteroid signaling-mediated tomato (Solanum lycopersicum) fruit coloring. Commun Biol 9, 700 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-10266-0

关键词: 番茄成熟, 果实着色, 植物激素, 乙烯信号, 油菜素类激素