本创新方法旨在通过生物技术手段增强番茄花粉的耐热性及其在高温条件下的坐果能力。通过过表达番茄中的糖转运蛋白STP2基因，本技术能够有效提升花粉的耐热性能，进而在高温环境下提高番茄的坐果率。
背景技术
番茄，茄科茄属，是世界上栽培面积最广的蔬菜和经济作物之一。因其口感鲜美，富含具有抗氧化保健功能的番茄红素，广受消费者喜爱，栽培种植有良好的市场前景。番茄喜温但不耐热，最适生长温度为20-25℃，由于温室效应的加剧以及栽培环境的不可控性，使得夏季高温成为影响番茄生长的主要因素。特别是在番茄的生殖生长阶段，对高温的敏感性更为显著，花器官的临界高温比叶片低3-5℃，33℃高温即可显著导致花粉败育、落花落果、品质下降等问题，严重限制了番茄优质高产的农业生产目标。在应对高温逆境的过程中，花粉的耐热性是影响花粉育性和坐果率的关键因素，花粉败育是导致高温下多种产业问题频发的主要原因。因此，研究花粉对高温的应答机制，对于改良番茄生殖生长时期对高温的抗性具有重要的科学和生产实践意义，这有利于提高番茄产量及品质，保障周年均衡供应，现已成为植物学研究的热点领域。
目前，已发现一系列调控高等植物花粉发育的途径，如碳水化合物的积累代谢、激素调控等。花粉发育早期不断积累淀粉等光合同化物及其他碳水化合物，随着花粉粒逐渐成熟，淀粉降解为可溶性糖为花粉生长发育供能。花粉作为一种强大的光合作用库，其碳水化合物的直接来源为花药供给，因此花药中的糖积累与糖运输过程是影响花粉发育的关键。拟南芥中蔗糖转运蛋白SWEET13和SWEET14基因突变使蔗糖无法从花药运输到花粉，导致花粉中蔗糖、葡萄糖、果糖等可溶性糖含量显著降低从而影响花粉发育(Wang等，Sucroserather than GA transported by AtSWEET13 and AtSWEET14 supports pollen fitnessat late anther development stages，New Phytologist,2022)。番茄蔗糖转化酶基因CWIN1沉默通过抑制蔗糖水解为葡萄糖和果糖，导致花粉粒形态异常、坐果率降低(Zanor等，RNA interference of LIN5 in tomato confirms its role in controlling brixcontent,uncovers the influence of sugars on the levels of fruit hormones,anddemonstrates the importance of sucrose cleavage for normal fruit developmentand fertility，Plant Physiology，2009，150，1204-1218)。
另外还有研究通过施用外源调节剂来调控高等植物花粉发育，如公开号为CN112352575A的中国专利文献公开了以5-羟色胺为有效成分的制剂，通过使用该制剂能够缓解高温引起的番茄花粉败育现象，有效维持花粉正常发育形态，从而有效提高植物对高温胁迫的耐受能力、提高座果率。公开号为CN108323516A的中国专利文献公开了以褪黑素为主要有效成分制备的制剂可安全有效减缓高温诱导的植物花粉败育，进而减少结籽率降低带来的产量降低和经济损失。但是外源调节剂需严格按照推荐用法用量使用，可能会存在植物体内残留问题。
STP(sugar transport protein)是一类糖转运蛋白家族，番茄STP家族共有18个成员，在植物中分布在细胞膜、液泡膜、叶绿体及胞质中(Reuscher等，The sugartransporter inventory of tomato:genome-wide identification and expressionanalysis，Plant and Cell Physiology，2014，55(6)，1123-1141)。目前鉴定到的STP主要负责转运己糖，首选底物为葡萄糖，部分STP也能够转运果糖、半乳糖、甘露糖等。在番茄中，将番茄STP2突变会导致果实中的己糖积累减少、果实干重降低(McCurdy，FunctionalCharacterization and RNAi-Mediated Suppression Reveals Roles for HexoseTransporters in Sugar Accumulation by Tomato Fruit，Molecular Plant，2010)。STP家族在植物生长过程中发挥重要的调控作用，然而关于其在高温逆境下对生殖生长的抗性调控鲜有报道。
近年来，生物技术发展日新月异，DNA重组技术的建立尤其是基因过表达技术的应用，能够最大程度发挥基因的作用。这一技术的发展不仅为园艺作物的复杂性状及功能研究提供了重要途径，而且可以有效地筛选和培育出具有优良抗性的种质资源，在植物育种和品种改良研究中应用前景广泛。
实现思路