番茄的抗旱秘密：BBX18基因的「剪髮」大作戰

全球暖化、氣候變遷，讓降雨變得非常不穩定，所以培育抗旱的農作物，就變得愈來愈重要了。

番茄。圖片取自維基百科

番茄這種發源於中南美洲的農作物，早已成為餐桌上不可或缺的一員了。因此，維持穩定的番茄產量，當然也是當務之急囉。

過去的研究發現，一個被稱為BBX18的轉錄因子，對於抗旱很重要。BBX18是一個鋅指轉錄因子，能夠與DNA結合來調控基因表現。

先前的研究顯示，BBX18在不同番茄品種中表現出差異，在乾旱條件下尤其明顯，這使得研究人員希望深入了解它在植物抗旱反應中的作用。

因此，研究團隊對不同番茄品種（如S. lycopersicum和S. pennellii）進行比較，發現BBX18的表達在乾旱處理下顯著下降，這表明該基因可能在植物對環境壓力的反應中扮演重要角色。

研究團隊還對BBX18在番茄進化過程中的選擇壓力感興趣，特別是它在野生和栽培番茄中的基因型差異更感興趣，這有助於理解植物在不同環境條件下的適應機制。

因此，BBX18成為了研究人員探索植物抗旱性及其基因調控機制的重要目標。研究團隊發現其中的一個變異導致了BBX18基因的提前終止轉譯，形成了斷裂的BBX18蛋白。

研究團隊發現，突變株番茄的抗旱能力顯著低於野生型番茄。經過乾旱處理後，突變株的存活率顯示出明顯的下降。有趣的是，突變株在乾旱處理下，產量下降了近45%，但是完全沒有BBX18的植物在相同條件下，其產量則顯著高於野生種；完全沒有BBX18的植物的存活率在乾旱條件下達到93%和90%，而野生種的存活率僅為39%。這意味著，BBX18基因的突變對番茄的抗旱能力有負面影響，並且這種影響在乾旱條件下尤為明顯。

完全沒有BBX18的植物產量上升，表現斷裂BBX18的突變株產量反而下降，這樣的現象被稱為「dominant negative」。在這種情況下，突變的蛋白質（如斷掉的BBX18）會干擾正常蛋白質的功能，導致它的性狀與完全不表現時相反。

總而言之，研究團隊發現，現代栽培品系的番茄，大多表現斷掉的BBX18；由於斷掉的BBX18會干擾完整BBX18的功能，造成現代番茄在乾旱條件下的產量較低。但是，完全沒有BBX18的番茄在乾旱條件下卻表現出更高的產量，這意味著BBX18的完整性對於番茄的抗旱能力非常重要。另外，研究團隊還發現，作為一個轉錄因子，BBX18能夠直接與另一個稱為APX1的抗壓基因的啟動子結合，從而抑制其基因表現。這種抑制作用使得APX1的產物（抗壓蛋白）在植物面對乾旱等逆境時的表現降低，進而影響植物的抗旱能力。

所以，未來或許應該要把野生種BBX18引入栽培種番茄，或甚至引入完全沒有BBX18基因的番茄，來培育出更耐旱的「他媽拖」！

參考文獻：

Li, J., Ai, G., Wang, Y. et al. A truncated B-box zinc finger transcription factor confers drought sensitivity in modern cultivated tomatoes. Nat Commun 15, 8013 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51699-7