新的'番茄表达图谱'深入到水果的肉体中

从油炸的绿色西红柿到披萨饼，世界在成熟的许多阶段都能品尝西红柿，每一个都有其独特的品质。水果成熟一直是育种者的一个重要问题，也是博伊斯汤普森研究所(BTI)，康奈尔大学和美国农业部(USDA)研究人员广泛而富有成效的合作的主题。

研究人员于1月25日在Nature Communications网站上发表了一篇关于番茄果实的所有组织和发育阶段的基因表达的时空图谱- 这是成熟时水果从内到外变化的基因信息。他们的数据可在新的Tomato Expression Atlas(TEA)上在线获得。

“合作涉及许多研究小组，他们都研究番茄果实生物学，并且已经合作多年，”康奈尔大学教授兼该项目首席研究员乔斯林·罗斯说。

番茄的年市值为550亿美元，是了解商业重要性状(如大小，颜色，味道和营养成分)的遗传基础的重要主题。此外，番茄可以作为一种模式水果，以一种可以转化为其他更难以研究的水果的方式来理解成熟。

大多数先前的研究都把番茄果实作为一个同质组织，或仅仅是外部肉质部分，但正如任何切碎成熟，流动的番茄的人都知道的那样，果实远非均匀。对于这个项目，研究人员在开发的各个阶段单独分析每个组织，需要极其谨慎，时间和各种技能 - 这是合作的关键所在。

“该项目充分利用了合作者的高度协同能力，他们结合了各自的生理学，分子生物学，激光捕获显微切割，数据分析和数据库设计专业知识，”BTI / USDA科学家James Giovannoni说。

“我们的第一个目标是在番茄果实发育期间以前所未有的时空分辨率生成转录组图谱，”BTI博士后科学家Philippe Nicolas说。“我们需要尽可能具有代表性的无偏差抽样。为此，我们从超过60个随机选择的单个番茄植物中收集了400多个样本。”

研究人员通过手工和激光捕获显微切割仔细解剖了番茄组织，以分离和测序RNA，这些组织使每种组织与个体组织甚至细胞不同。然后将序列数据编译，解析并组织到TEA中，在那里可以对其进行分析以研究对于果实发育重要的各种生物过程。严格的生物信息学工作由BTI的Mueller和Fei实验室完成。

“TEA数据库提供了前所未有的交互水平和新颖的方式，可视化复杂的多维表达数据，”BTI科学家Lukas Mueller说，他指的是TEA的图形界面，允许用户通过热图和水果象形图可视化基因表达。

“这些功能将使研究人员能够轻松回答以前更难以解决的问题，”穆勒说。

正如合作研究小组为TEA的创建贡献了各种专业知识一样，他们每个人都能够使用数据库来研究对他们自己的研究重要的生物过程。

“我的主要研究兴趣之一是开发和测试水果开发的激素调节模型，”BTI科学家CarmenCatalá说。“我们现在可以使用TEA生成一个包含所有水果组织的激素生物合成和信号通路的综合图谱。”

Catalá实验室使用这张图来识别两种相互作用的蛋白质，并可能共同调节水果激素信号 - 这是该出版物中几种TEA促进结果之一。

“番茄已经研究了几十年，许多过程都有相当详细的特征，但TEA提供了对我们检查的基本上每个过程的新见解，并给出了这些过程的高分辨率图像，”罗斯说。“这就像是拿着一个镜头来检查一个模糊的图像，让信息跳得更清晰。”

通过更清晰地了解番茄果实发育的生物过程，研究人员可以更快地确定我们在番茄和其他水果中所具有的许多重要特性的遗传基础。

“我们对成熟的遗传和表观遗传控制以及促进营养质量的代谢途径的理解得到了改善，”Giovannoni说。“这种更大的理解为通过分子辅助育种改善水果铺平了道路。”

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