番茄作为重要的设施蔬菜经济作物，同时也是一种重要的模式植物用于研究花和果实的发育进程。糖含量是决定番茄开花和果实品质的重要因素。因此，阐明番茄体内的蔗糖积累分子机制有利于提高碳水化合物的利用效率，改善果实的品质和产量。胞质转化酶作为主要的蔗糖水解酶，参与植物体内碳分配。然而胞质转化酶如何参与调控番茄生长发育的作用机制尚不清楚。
近日，沈阳农业大学园艺学院姜晶教授课题组在Plant Physiology发表了题为“CYTOSOLIC INVERTASE2 regulates flowering and reactive oxygen species-triggered programmed cell death in tomato”的研究论文，揭示了SlCIN2与SlSUT2相互作用通过调节蔗糖代谢和转运参与番茄开花和花粉发育调节的分子机制。
该研究发现了SlCIN2是一个线粒体定位的蔗糖转化酶，在调控番茄开花和花粉发育中发挥了重要作用。过表达SlCIN2导致己糖积累增加，蔗糖和淀粉含量降低。SlCIN2与SlSUT2相互作用抑制蔗糖转运活性，从而抑制蔗糖向花芽中转运并延迟开花。在过表达SlCIN2花药中高水平的葡萄糖导致脱落酸（ABA）和活性氧（ROS）的积累，从而扰乱了花药中的程序性细胞死亡（PCD）进程，导致花粉败育。此外，外源蔗糖能够部分恢复过表达SlCIN2植株的育性。
综上所述，SlCIN2在调控绒毡层PCD的起始和终止中起着重要作用。该研究结果进一步丰富了对胞质转化酶参与调控番茄蔗糖积累分子机制的认知，同时也为通过糖代谢工程获得番茄育种的新种质资源提供理论依据。
图1. SlCIN2在花粉成熟过程中的功能模型
沈阳农业大学在读博士张琼琼为论文第一作者，姜晶教授和刘欣副教授为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金项目（31991184）、国家重点研发计划项目（2022YFF1003002）、辽宁省科技计划项目（2022020768-JH1/102-02）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae374
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