Phytoene synthases 1 modulates tomato fruit quality through influencing the metabolic flux between carotenoid and flavonoid pathways

八氢番茄红素合酶 类胡萝卜素 八氢番茄红素脱氢酶 植物烯 代谢组 染色体体 生物 番茄红素 代谢途径 类黄酮 转录组 代谢物 生物化学 代谢组学 龙葵 新陈代谢 植物 生物合成 基因 基因表达 质体 抗氧化剂 生物信息学 叶绿体
作者
Xue Cao,Ran Du,Yanchao Xu,Yaoyao Wu,Keyi Ye,Jing Ma,Yaqing Lyu,Tiejun Sun,Xijian Zhu,Zhihong Liu,Jing Yin,Guangtao Zhu,Zejun Huang,Hongjun Lyu,Sanwen Huang,Jinzhe Zhang
出处
期刊:Horticultural Plant Journal [Elsevier]
标识
DOI:10.1016/j.hpj.2022.09.015
摘要

The deterioration in fruit quality of commercial tomatoes is a major concern of modern tomato breeding. However, the metabolism and genetics of fruit quality are poorly understood. Here, we performed transgenic and molecular biology experiments to reveal that tomato phytoene synthase 1 (SlPSY1) is responsible for the accumulation of an important flavor chemical, 6-methyl-5-hepten-2-one (MHO). To dissect the function of SlPSY1 in regulating fruit quality, we generated and analyzed a dataset encompassing over 2 000 compounds detected by GC-MS and LC-MS/MS along with transcriptomic data. The combined results illustrated that SlPSY1 deficiency imparts novel flavor to yellow tomatoes with 236 volatiles significantly changed and improves fruit firmness, possibly due to accumulation of seven cutins. Further analysis indicated SlPSY1 is essential for carotenoid-derived metabolite biosynthesis by catalyzing prephytoene-PP (PPPP) to 15-cis-phytoene. Notably, we showed that SlPSY1 can influence the metabolic flux between carotenoid and flavonoid pathways, and this metabolic flux was confirmed by silencing SlCHS1. Our study provided insights into the multiple effects of SlPSY1 on tomato fruit metabolome and highlights the potential to produce high-quality fruit by rational design of SlPSY1 expression.
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