メラトニンは、トマト果物でエチレン依存的にカロテノイド生合成を促進します

トマトでは、赤い色は重要な商業的特性であり、カロテノイドの蓄積から生じます。以前の研究では、メラトニンがリコピンの蓄積とエチレン産生を促進することが明らかになりました。しかし、メラトニンが同様に他のカロテノイドを増加させるかどうか、およびトマトフルーツのカロテノイドの増加がエチレン産生に直接関係しているかどうかは不明です。この研究では、フルーツ熟成中のカロテノイドプロファイルの変化を、コントロール（CK）およびメラトニン（M50）で処理した果物で調査されました。α、β-カロチン、およびリコピンレベルはM50で有意に増加し、カロテノイド生合成遺伝子発現が増加しました。また、CKと比較して、M50でSLRIN、SLCNR、およびSLNORの上方制御された転写レベルも観察されました。メラトニンによるカロテノイド生合成の調節と内因性エチレンに対するその潜在的な反応をよりよく理解するために、エチレン非感受性変異体をテストしました。メラトニン処理NRは、エチレン産生が有意に変化したものの、CKに比べてより多くのカロテノイドを蓄積することができませんでした。さらに、メラトニン治療下でのこの変異体に熟成関連遺伝子の発現の一般的なアップレギュレーションはありませんでした。これらの結果は、メラトニン機能がトマトのカロテノイド合成を促進するためにエチレンを必要とするかもしれないことを示唆しています。

In tomato, red color is a key commercial trait and arises from the accumulation of carotenoids. Previous studies have revealed that melatonin promotes lycopene accumulation and ethylene production. However, it is unclear if melatonin similarly increases other carotenoids, and whether any increase of carotenoids in tomato fruit is directly related to ethylene production. In this study, changes in carotenoid profiles during fruit ripening were investigated in control (CK) and in fruits treated with melatonin (M50). The α, β-carotene, and lycopene levels were significantly increased in M50, and there was increased carotenoid biosynthetic gene expression. We also observed up-regulated transcript levels of SlRIN, SlCNR, and SlNOR in M50 compared to CK. To better understand the regulation of carotenoid biosynthesis by melatonin and its potential response to endogenous ethylene, we tested an ethylene-insensitive mutant, Never ripe (Nr). Melatonin-treated Nr failed to accumulate more carotenoids compared to CK, although there was significantly changed ethylene production. Additionally, there was no general upregulation of expression of ripening-related genes in this mutant under melatonin treatment. These results suggest melatonin function might require ethylene to promote carotenoid synthesis in tomato.