ELONGATED HYPOCOTYL 5 regulates steroidal glycoalkaloid biosynthesis and fungal tolerance in tomato

索拉尼链格孢菌 拟南芥 糖生物碱 龙葵 生物合成 生物 苯丙素 植物对草食的防御 拟南芥 次生代谢 茄科 类黄酮生物合成 生物化学 烟草 下胚轴 突变体 转录因子 基因 植物 基因表达 转录组 杀菌剂
作者
Hiteshwari Sinha,Ravi Shankar Kumar,Tapasya Datta,Deeksha Singh,Suchi Srivastava,Prabodh Kumar Trivedi
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:196 (2): 1426-1443 被引量:3
标识
DOI:10.1093/plphys/kiae400
摘要

Abstract Tomato (Solanum lycopersicum L.) is rich in nutrients and has been an important target for enhancing the accumulation of various metabolites. Tomato also contains cholesterol-derived molecules, steroidal glycoalkaloids (SGAs), which contribute to pathogen defense but are toxic to humans and considered antinutritional compounds. Previous studies suggest the role of various transcription factors in SGA biosynthesis; however, the role of light and associated regulatory factors has not been studied in tomatoes. Here, we demonstrated that SGA biosynthesis is regulated by light through the ELONGATED HYPOCOTYL 5 homolog, SlHY5, by binding to light-responsive G-boxes present in the promoters of structural and regulatory genes. SlHY5 complemented Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and tobacco (Nicotiana tabacum) hy5 mutants at molecular, morphological, and biochemical levels. CRISPR/Cas9-based knockout tomato plants, SlHY5CR, showed downregulation of SGA and phenylpropanoid pathway genes, leading to a significant reduction in SGA (α-tomatine and dehydrotomatine) and flavonol contents, whereas plants overexpressing SlHY5 (SlHY5OX) showed the opposite effect. Enhanced SGA and flavonol levels in SlHY5OX lines provided tolerance against Alternaria solani fungus, while SlHY5CR lines were susceptible to the pathogen. This study advances our understanding of the HY5-dependent light-regulated biosynthesis of SGAs and flavonoids and their role in biotic stress in tomatoes.
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