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SlMIR164A regulates fruit ripening and quality by controlling SlNAM2 and SlNAM3 in tomato

成熟 生物 园艺 质量(理念) 哲学 认识论
作者
Dongbo Lin,Xiaoen Zhu,Binglin Qi,Gongxun Zhong,Peng Tian,Ziwei Li,Zeteng Lin,Yongxia Zhang,Tengbo Huang
出处
期刊:Plant Biotechnology Journal [Wiley]
卷期号:20 (8): 1456-1469 被引量:22
标识
DOI:10.1111/pbi.13824
摘要

MiRNAs are important posttranscriptional regulators of plant development. Many miRNAs, such as the conserved miR164 species, are encoded by families of MIRNA genes, but the specific roles of individual MIRNA genes are largely undefined. Here, we characterize the functions and regulatory mechanisms of SlMIR164A, one of the primary genes of Sly-miR164, in tomato. We show that SlMIR164A is preferentially expressed at late stages of fruit development and plays a vital role in controlling fruit ripening and quality. Loss of function of SlMIR164A by CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis results in accelerated fruit ripening and enhanced chloroplast development, which leads to altered sugar and organic acid contents and affects the nutritional quality of fruits. We also show that SlMIR164A modulates fruit ripening and quality through specific target genes, SlNAM2 and SlNAM3, which control key regulators of chloroplast function and fruit ripening processes. MIR164 genes have been shown to play conserved roles in regulating organ ageing, such as leaf senescence and fruit ripening, in a variety of plants, but whether and how their family members in tomato exert the same function remain to be elucidated. Our results reveal a previously undiscovered role of SlMIR164A in ripening control, which will further our understanding of the actions of MIR164 family, as well as the mechanisms of fruit ripening and quality control in tomato. Moreover, as loss of SlMIR164A exhibits minor impacts on organ morphology, our results can be leveraged in tomato breeding for specific manipulation of fruit ripening and quality to facilitate tomato improvement in agriculture.
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