番茄作为蔬菜和水果兼用的全球性经济作物，具有很高的营养价值和经济价值，是人类所必需微量元素的重要来源。钼作为植物的必需微量元素，能通过磷的吸收、醇类的合成与转化等调控作物生长发育，并能够提高植物抗逆能力。鉴于钼对植物生长发育的重要性，部分国家包括我国已经开始生产和使用含钼肥料。因此，挖掘番茄钼含量相关的遗传位点并解析其机制，必将为番茄抗逆改良提供遗传靶点和理论支撑。
近日，安徽农业大学王镇教授课题组、云南师范大学祝光涛教授团队和南方科技大学朱健康教授团队联合在Plant Physiology上发表题为Natural Variation in a Molybdate Transporter Confers Salt Tolerance in Tomato的论文，揭示了叶片钼含量关联自然变异参与番茄抗盐性的遗传机制。
该研究中，作者对盐胁迫条件下365份番茄种质的叶片中钼含量进行测定并进行全基因组关联分析，发现唯一的显著关联信号在10号染色体。在该信号区间内，发现一个此前尚未报道的钼转运体基因SlMOT1，其编码区的一个indel与叶片钼含量密切关联。基于该indel番茄群体被分为两个单倍型，与参考基因组相同的Hap1和存在3个碱基插入导致编码的钼转运体蛋白胞外第二个片段与参考序列比多一个天冬氨酸的Hap2群体。该indel并没有影响SlMOT1蛋白在质膜上的定位，但SlMOT1Hap2的钼酸盐结合和转运活性显著高于SlMOT1Hap1，从而使得Hap2群体叶片中钼含量显著高于Hap1群体。利用基因编辑创制slmot1缺失突变体，作者发现slmot1缺失突变体叶片中钼含量显著降低，且表现为盐敏感表型。考虑到，钼辅因子是ABA合成关键酶AAO3的辅酶ABA3的辅因子，且ABA3的缺失导致ABA积累的降低和盐敏感表型，作者对盐胁迫条件下野生型和slmot1缺失突变体叶片中的ABA含量进行检测发现SlMOT1的功能缺失导致叶片中ABA的积累显著降低。
此前有研究表明ABA会促进气孔关闭以减少蒸腾作用，从而抑制矿质离子在蒸腾拉力的作用下沿着木质部从根系向地上部分转运。因此，作者进一步检测了叶片的气孔导度和钠钾离子含量，发现盐胁迫条件下slmot1缺失突变体叶片气孔导度大于野生型，钠离子含量显著高于野生型，说明slmot1缺失突变体的盐胁迫敏感表型是由于叶片钼积累降低导致ABA合成减少，气孔导度增大，更多的钠离子随着蒸腾作用被转运到地上部分在叶片中积累导致的。
综上所述，该研究挖掘到调节番茄叶片中钼积累的关键遗传位点，并揭示钼通过ABA合成、气孔导度和钠钾离子平衡调控番茄抗盐的机制，为进一步理解番茄中不同矿质元素之间互作调控其抗盐性提供新的线索。
安徽农业大学王镇教授与南方科技大学洪烨淳研究助理教授为并列第一作者，安徽农业大学王镇教授、云南师范大学祝光涛教授和南方科技大学朱健康教授为共同通讯作者。该研究得到安徽省自然科学基金和国家自然科学基金的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf004