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　　种子大小影响番茄的种子活力、幼苗建成和种子利用。然而，该性状的遗传基础在番茄本身仍不明确。在此，研究人员描述了一个稳定的小种子突变体T31，该突变体从优良自交系DL5的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体中分离获得。与野生型相比，T31的种子宽度减少24%，而营养生

　　种子大小影响番茄的种子活力、幼苗建成和种子利用。然而，该性状的遗传基础在番茄本身仍不明确。在此，研究人员描述了一个稳定的小种子突变体T31，该突变体从优良自交系DL5的甲基磺酸乙酯（EMS）诱变群体中分离获得。与野生型相比，T31的种子宽度减少24%，而营养生长和主要果实性状基本不变。在本研究中，‘种子大小’指种子宽度，由于番茄种子呈扁圆形，因此将其作为种子大小的主要指标。对六个群体（P1、P2、F1、F2、BC1和BC2）的遗传分析表明，该表型由单个隐性位点控制，命名为ssm。集群分离分析法测序（BSA-seq）将ssm定位在4号染色体上1.77 Mb区间内。基于KASP的精细定位将该区间缩小至390 kb，并鉴定出六个EMS型单核苷酸多态性（SNP）。其中只有一个SNP位于Solyc04g073950.2的外显子中，导致脯氨酸337变为丝氨酸（Pro337Ser）。该基因编码一个含有VQ基序的蛋白，并被命名为SlVQ10。为验证基因功能，研究人员在DL5背景下生成了CRISPR/Cas9敲除株系。两个独立的纯合敲除株系重现了小种子表型。种子大小减少31–33%，千粒重下降33–35%。组织学分析进一步显示突变体种皮细胞扩张减少。综上，遗传和基因组编辑数据支持SlVQ10为ssm的候选基因，并表明其促进番茄种子大小。

　　种子大小是关键的农艺性状，直接影响种子活力、幼苗建成、早期产量以及种子品质评价。在番茄（*Solanum lycopersicum*）中，种子性状的遗传调控研究远落后于果实性状（如果实大小、形状和成熟）。尽管在拟南芥和作物中已鉴定出许多调控种子大小的通路（如HAIKU通路、激素相关调控因子、胚乳增殖与细胞化相关基因），但番茄中稳定突变体到因果基因的克隆研究仍十分匮乏。VQ基序蛋白是一类植物特异性调控因子，通常通过WRKY转录因子或MAPK相关通路发挥作用，在拟南芥中IKU1、水稻中OsVQ13等已被证实调控种子大小，但番茄中VQ蛋白在种子发育中的直接证据不足。因此，本研究旨在利用正向遗传学策略，从EMS诱变群体中鉴定控制番茄种子大小的基因，并通过功能验证解析其机制。

　　研究人员从优良自交系DL5的EMS诱变群体中分离出一份稳定的小种子突变体T31，通过六世代遗传分析（P1、P2、F1、F2、BC1、BC2）确定该表型由单隐性位点ssm控制。利用BSA-seq（集群分离分析法测序）将ssm定位于4号染色体1.77 Mb区间，进一步通过KASP（竞争性等位基因特异性PCR）标记精细定位至390 kb区间，并筛选出唯一的非同义EMS型SNP（C>

　　T转换），导致Solyc04g073950.2（SlVQ10）编码蛋白的Pro337Ser替换。为验证功能，研究人员在DL5背景下构建CRISPR/Cas9敲除株系，两个独立纯合敲除系重现小种子表型，种子大小减少31–33%，千粒重下降33–35%，且种皮细胞扩张显著减少，与突变体表型一致。该研究发表于《Plants》。

　　主要关键技术包括：BSA-seq（集群分离分析测序，用于快速定位候选区间）、KASP标记（竞争性等位基因特异性PCR，用于精细定位）、CRISPR/Cas9基因编辑（在DL5背景下构建敲除株系，验证基因功能），以及组织学切片分析（石蜡切片结合Fiji软件测量种皮细胞面积）。所有材料均来自东北农业大学温室（16 h光照/8 h黑暗，25±2°C，60–70%相对湿度），自交系DL5为背景。

　　对DL5、T31及两个极端混池（大种子池和小种子池）进行重测序，获得638.20 Gb高质量数据，比对至SL4.0参考基因组，ΔSNP-index分析在4号染色体上检测到显著峰，对应1.77 Mb候选区间。

　　利用8个KASP标记对493个个体（含487个F2）进行基因分型，将ssm界定于K3与K5之间390 kb区间。区间内鉴定出6个EMS型转换突变（C>

　　T或G>

　　A），其中5个位于基因间区，仅1个位于Solyc04g073950.2的外显子。

　　qRT-PCR分析DL5各组织（根、茎、j9股份有限公司叶、花、果实、种子）中SlVQ10转录本丰度，显示种子中表达最高，其次为果实和叶，茎中与根无显著差异，支持其在种子发育中的功能。

　　在DL5背景下构建两个独立敲除系（KO-1：1 bp插入；KO-2：1 bp缺失），均导致移码和提前终止。两系种子大小分别减少31.4%和33.1%，千粒重下降32.9%和34.7%。种皮细胞面积分别减少29.3%和28.9%。BC1F1（KO-1×F1）群体中种子大小以2.80 mm为阈值符合1:1分离（χ2=0.027，p=0.87），确认编辑位点与表型共分离。敲除系在株高、茎粗、根长、叶形指数、开花时间、果重等农艺性状上与DL5无显著差异。

　　讨论部分指出，本研究通过遗传分析、BSA-seq、KASP精细定位、候选突变鉴定和CRISPR/Cas9验证，多线为小种子表型的因果基因。该研究将番茄VQ蛋白纳入种子发育调控网络，组织学分析表明种子大小减少与种皮细胞扩张受限相关，符合胚乳、胚与母体组织协调生长的模型。EMS突变体T31（Pro337Ser）为功能减弱型（hypomorphic）等位基因，而CRISPR敲除系表现更严重表型，表明VQ基序之外的C端区域对SlVQ10活性至关重要，且该区域可能通过内在无序区介导蛋白互作。SlVQ10的敲除不影响主要农艺性状，为育种提供了潜在靶点，且开发的KASP标记可用于标记辅助选择。研究仍存在局限性，如BC1F1共分离样本量较小、未进行回交验证、缺乏蛋白质互作证据、转录组数据、种子活力及成分分析，以及未进行互补实验，且仅在单一遗传背景中验证。未来应聚焦于SlVQ10的作用机制，包括互作蛋白、下游靶标及组织特异性表达动态。

　　总之，本研究鉴定出SlVQ10（Solyc04g073950.2），一个编码VQ基序蛋白的基因，是番茄稳定隐性小种子表型的因果基因。通过整合BSA-seq、KASP精细定位、候选突变分析和CRISPR/Cas9验证的正向遗传学方法，研究人员提供了直接遗传证据，证明SlVQ10促进番茄种子大小。无论是EMS诱导的错义等位基因还是CRISPR/Cas9敲除造成的功能丧失，均使种子宽度和千粒重降低（EMS突变体约24%，CRISPR敲除系31–33%），并与种皮细胞扩张受损相关。在测试条件下，SlVQ10的破坏未改变主要营养和果实相关农艺性状，这可能有利于育种应用。这项工作拓宽了我们对作物中VQ蛋白功能的理解，表明SlVQ10促进番茄种子大小并与种皮细胞扩张相关；其是否直接作用于种皮或通过跨组织信号传导仍有待确定。开发的连锁分子标记和功能验证的基因为番茄改良计划提供了实用资源。未来研究应探讨SlVQ10作用的机制基础，包括其潜在互作伙伴、下游转录靶标以及种子发育过程中的组织特异性表达动态。j9股份有限公司