フラボノイド生合成酵素カルコンイソメラーゼは、トマトの腺トリコームにおけるテルペノイド産生を調節します

フラボノイドとテルペノイドは、異なる代謝経路に由来しますが、それでも環境との植物の相互作用を媒介する際に補完的な役割を果たします。ここでは、栽培トマト（Solanum lycopersicum）のアントシアニン遊離（AF）変異体の腺トリコームがフラボノイドとテルペノイドの両方を蓄積できないことを示しています。この多面的な代謝不足は、野外条件下で甲虫類の草食動物の天然集団に対する耐性の喪失と関連していた。AFは、フラボノイド生合成酵素カルコンイソメラーゼ（CHI）のアイソフォーム（SLCHI1）をコードし、ナリンゲニンカルコンのナリンゲニンへの変換を触媒し、トマトの複数の組織でのフラボノイド産生に厳密に必要であることを実証します。そのネイティブプロモーターからの野生型SLCHI1遺伝子の発現は、AFのアントシアニン欠乏を補完しました。予想外に、SLCHI1導入遺伝子は、腺トリコームのテルペノイド産生の欠陥も補完しました。我々の結果は、トマトのフラボノイド産生におけるSLCHI1の重要な役割を確立し、Chi1とテルペノイド産生の間のリンクを明らかにします。フラボノイドおよびテルペノイド経路の代謝協調は、動的環境での毛状腺の機能を最適化するのに役立つ可能性があります。

Flavonoids and terpenoids are derived from distinct metabolic pathways but nevertheless serve complementary roles in mediating plant interactions with the environment. Here, we show that glandular trichomes of the anthocyanin free (af) mutant of cultivated tomato (Solanum lycopersicum) fail to accumulate both flavonoids and terpenoids. This pleiotropic metabolic deficiency was associated with loss of resistance to native populations of coleopteran herbivores under field conditions. We demonstrate that Af encodes an isoform (SlCHI1) of the flavonoid biosynthetic enzyme chalcone isomerase (CHI), which catalyzes the conversion of naringenin chalcone to naringenin and is strictly required for flavonoid production in multiple tissues of tomato. Expression of the wild-type SlCHI1 gene from its native promoter complemented the anthocyanin deficiency in af. Unexpectedly, the SlCHI1 transgene also complemented the defect in terpenoid production in glandular trichomes. Our results establish a key role for SlCHI1 in flavonoid production in tomato and reveal a link between CHI1 and terpenoid production. Metabolic coordination of the flavonoid and terpenoid pathways may serve to optimize the function of trichome glands in dynamic environments.