硫化氫(H2S)是一種氣體訊號分子，在植物發育中起多種作用。研究發現，H2S可以透過調節草莓、獼猴桃和香蕉等果實的抗氧化系統及抑制乙烯訊號通路，進而緩解採後果實成熟和衰老程序。然而，內源性H2S是否參與調控番茄果實成熟，尚不清楚。

近日，Horticulture Research線上發表了合肥工業大學食品與生物工程學院張華教授團隊題為A nuclear-localized cysteine desulfhydrase plays arole in fruit ripening in tomato的研究論文。

作者透過生物資訊學分析，發現半胱氨酸脫巰基酶SlLCD1具有潛在的核定位訊號(NLS)，利用菸草葉片進行蛋白GFP觀察，發現SlLCD1具有明顯的細胞核定位，為進一步驗證NLS訊號在SlLCD1細胞核定位中的功能，構建了一系列突變體，發現SlLCD1的氨基酸殘基K24是決定核定位的關鍵氨基酸。

Fig. 2: Subcellular localization of the SlLCD1protein in tobacco cells.

隨後透過CRISPR/Cas9基因編輯技術獲得番茄基因編輯突變體lcd1-7和lcd1-9，發現SlLCD1基因突變導致加速的果實成熟，同時該突變體中半胱氨酸含量較野生型更高，而H2S含量減少，表明S1LCD1在內源H2S生成中的作用。SlLCD1突變植株表現出加速的葉綠素降解和類胡蘿蔔素積累，利用定量PCR技術發現SlLCD1突變導致果實成熟標誌基因如NYC1、PAO、PPH、SGR1、ACO1、E4、E8、RIN等基因出現顯著的上調錶達。此外，利用外源H2S處理番茄白熟期果實，進行轉錄組測序，發現外源H2S可以顯著抑制乙烯合成和訊號轉導通路基因及其他成熟標誌基因的轉錄丰度。

Fig. 5: SlLCD1 mutation caused accelerated fruit ripening in tomato

該研究解析了內源H2S生成酶SlLCD1細胞核定位的分子機制，揭示了內源H2S在調控番茄果實成熟程序中的生理作用，本研究結果為番茄果實成熟機制提供了新的理論依據。

合肥工業大學食品與生物工程學院胡康棣副教授為該論文第一作者，碩士研究生張曉玥和姚改芳副教授為共同一作，張華教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、安徽省科技攻關專案、中央高校基本科研業務費等經費的支援。

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00439-1

About Horticulture Research

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2020年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，遺傳學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。