近日，海南大学和崖州湾国家实验室的研究团队在番茄研究领域取得重要突破，相关成果发表于《园艺研究》期刊。该研究揭示了SlAAP6基因在番茄生长和耐盐性中的关键作用，为番茄遗传改良及应对农业挑战提供了新方向。

番茄富含多种必需代谢物，然而在驯化过程中，其氨基酸含量尤其是支链氨基酸(BCAA，包括异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸)发生了显著变化。这些BCAA对植物发育和应激反应至关重要，但其在番茄中的运输机制此前并不明确。同时，虽然先前研究表明氨基酸转运蛋白对其他作物营养分配和胁迫适应很关键，但对其在番茄耐盐性中的作用知之甚少。因此，深入研究支链氨基酸转运的遗传控制及其对生长和胁迫适应性的影响迫在眉睫。

研究团队通过开展代谢全基因组关联研究和功能表征，发现SlAAP6基因是番茄生长和耐盐性的主要参与者。该基因能够介导支链氨基酸(BCAA)的吸收和运输，进而增强生物质积累和抗盐性。这一发现不仅阐明了一条关键的生理途径，还为番茄遗传改良提供了极具价值的靶点。

在具体研究过程中，研究人员对374个番茄品种进行全基因组关联研究，确定SlAAP6基因与高BCAA含量相关。功能分析进一步证实，SlAAP6是一种高亲和力氨基酸转运蛋白，定位于质膜和内质网。

实验结果显示，SlAAP6过表达可显著提高根和茎中支链氨基酸(BCAA)的含量，促进生物量积累，并提高氮含量;而敲除突变体则表现出氨基酸吸收受损和生长减缓。在盐胁迫下，与野生型和突变体相比，SlAAP6过表达株系根伸长能力更强，活性氧(ROS)积累更少。此外，外源施用支链氨基酸(BCAAs)，尤其是亮氨酸，能进一步提高SlAAP6过表达植物的耐盐性，但无法挽救突变体的生长缺陷。详细分子分析表明，SlAAP6的激活增强了与根系增殖和抗氧化防御相关基因的表达，凸显了其在养分运输和胁迫缓解中的双重作用。

该研究的通讯作者王首创教授表示：“我们的研究结果表明，氨基酸转运蛋白SlAAP6是番茄生长和抗逆性的强效调控因子。通过促进支链氨基酸的积累和运输，我们不仅可以增强植物的活力，还能增强其对土壤盐分等恶劣环境的适应能力。这为专注于改善作物营养和可持续性的育种策略开辟了新的途径。”

SlAAP6被确定为BCAA运输的主要调控因子，为培育营养价值更高、生长更快、耐盐性更强的番茄品种带来了新的希望。通过SlAAP6基因工程培育出的番茄，有望更适合在盐渍土中生长，从而有效应对气候变化和土壤退化带来的农业挑战。不仅如此，这一策略还可扩展到其他氨基酸稳态对最佳产量和压力适应至关重要的作物，有助于保障全球粮食安全和推动可持续农业发展。

更多信息： 齐强等，《氨基酸通透酶SlAAP6通过介导支链氨基酸运输促进番茄生长和耐盐性》，《园艺研究》(2024)。