Transcription factors in tomato fruit development

EU-SOL WP1.2 Relationship between early fruit development and primary fruit composition

Identification of transcription factors involved in (early) fruit development

What target genes to choose?

Differential expression during fruit development is a lead……..

Cornell fruit development experiments

Gene expression analysis using a 12,000 element (representing app. 8,000 genes) cDNA microarray

Expression of 192 transcription factors DAP 7-57

2log ratios of -4 to +4

1-1-7.3.13.41-1-8.2.20.171-1-8.4.19.181-1-7.2.6.171-1-8.4.17.91-1-2.2.16.21-1-4.4.20.81-1-8.1.11.91-1-1.4.13.171-1-7.4.13.121-1-8.1.10.41-1-8.2.18.41-1-8.3.8.161-1-1.1.6.41-1-6.2.18.11-1-1.4.19.11-1-5.1.6.121-1-1.3.10.201-1-7.3.8.141-1-6.2.16.31-1-8.4.3.51-1-2.3.12.181-1-4.2.14.161-1-5.4.17.161-1-7.3.11.11-1-7.1.7.31-1-8.1.16.11-1-2.3.13.61-1-5.1.11.71-1-1.3.18.191-1-7.3.10.71-1-5.4.19.181-1-6.4.5.11-1-7.1.16.101-1-2.1.13.181-1-7.3.15.141-1-7.4.15.41-1-3.2.10.81-1-7.2.14.61-1-8.2.11.71-1-6.1.1.101-1-6.2.17.21-1-8.2.15.21-1-8.4.12.41-1-4.1.17.171-1-4.1.16.61-1-7.3.19.201-1-5.4.4.161-1-2.1.19.21-1-4.2.18.191-1-6.4.16.91-1-1.2.15.61-1-2.1.16.41-1-3.3.16.91-1-6.1.18.101-1-8.3.13.31-1-2.4.13.31-1-7.2.5.21-1-5.4.15.141-1-7.3.11.61-1-5.3.15.41-1-3.3.9.51-1-6.2.6.171-1-1.2.9.131-1-2.1.10.21-1-3.2.16.101-1-5.1.20.41-1-4.2.3.41-1-8.2.16.21-1-3.4.14.101-1-2.1.9.51-1-1.1.8.81-1-6.3.1.91-1-8.4.16.51-1-7.3.9.161-1-4.3.6.121-1-2.1.8.81-1-3.1.8.201-1-5.1.12.181-1-4.1.13.71-1-8.4.19.121-1-5.3.19.91-1-8.1.1.61-1-1.2.17.151-1-5.4.9.31-1-7.4.17.141-1-2.1.11.51-1-4.4.6.41-1-2.3.1.91-1-5.3.11.41-1-7.1.6.171-1-1.1.1.181-1-3.2.19.161-1-7.1.11.41-1-1.1.8.201-1-5.4.9.121-1-4.4.3.101-1-1.4.16.11-1-6.3.8.11-1-8.2.17.21-1-8.4.15.71-1-4.4.14.111-1-4.1.11.41-1-2.1.14.71-1-2.4.9.101-1-8.4.11.141-1-1.3.18.211-1-2.3.15.161-1-5.4.19.21-1-1.2.12.161-1-1.1.15.171-1-1.4.15.161-1-2.2.10.41-1-5.2.18.201-1-6.3.6.141-1-2.1.12.181-1-8.2.3.111-1-6.3.16.71-1-3.2.17.81-1-7.4.16.61-1-5.3.20.141-1-3.1.12.181-1-6.3.16.61-1-7.4.4.81-1-5.3.13.141-1-5.1.7.161-1-5.2.4.141-1-7.2.10.201-1-8.4.18.11-1-5.3.10.101-1-7.3.1.151-1-5.1.15.191-1-6.1.6.151-1-1.2.6.131-1-7.4.8.41-1-1.3.16.61-1-6.1.10.31-1-6.4.8.41-1-3.3.14.191-1-3.3.16.161-1-5.3.13.181-1-2.1.10.121-1-5.2.20.171-1-8.3.8.151-1-1.3.19.81-1-1.3.9.191-1-2.2.9.51-1-8.3.14.51-1-1.3.1.21-1-7.3.18.131-1-8.2.17.111-1-1.2.14.121-1-4.4.10.151-1-3.1.14.61-1-7.4.14.101-1-8.2.16.51-1-4.3.17.141-1-2.2.10.61-1-4.4.10.121-1-6.1.1.171-1-7.3.10.101-1-8.1.11.11-1-3.2.10.121-1-4.2.6.201-1-6.3.13.71-1-3.4.19.161-1-4.1.18.171-1-4.2.7.131-1-2.3.16.101-1-8.1.10.91-1-5.4.11.151-1-4.2.19.201-1-6.3.6.111-1-7.4.10.101-1-4.2.3.111-1-7.1.12.181-1-2.4.19.81-1-4.3.16.101-1-6.3.16.51-1-7.2.15.201-1-1.4.16.51-1-6.1.6.181-1-3.4.16.171-1-8.1.8.161-1-5.3.15.161-1-7.4.20.181-1-7.2.8.141-1-1.4.9.71-1-8.2.19.16

 SGN-U148494 SGN-U153454 SGN-U147857 SGN-U152036 SGN-U150744 SGN-U144821 SGN-U146291 SGN-U148801 SGN-U145035 SGN-U153336 SGN-U147892 SGN-U145810 SGN-U146997 SGN-U146182 SGN-U145486 SGN-U147367 SGN-U149994 SGN-U144088 SGN-U160792 SGN-U146997 SGN-U160792 SGN-U146817 SGN-U143828 SGN-U143829 SGN-U145036 SGN-U147109 SGN-U147109 SGN-U145666 SGN-U146455 SGN-U147857 SGN-U146853 SGN-U148210 SGN-U153773 SGN-U145810 SGN-U143747 SGN-U147109 SGN-U146226 SGN-U148881 SGN-U152789 SGN-U149610 SGN-U160205 SGN-U155800 SGN-U149846 SGN-U152385 SGN-U150597 SGN-U148701N.A. SGN-U145349N.A. SGN-U148572 SGN-U150242 SGN-U149464 SGN-U144420 SGN-U149454 SGN-U149346 SGN-U147181 SGN-U149960 SGN-U148900 SGN-U144595 SGN-U159170 SGN-U146455N.A. SGN-U144420 SGN-U154921 SGN-U146365 SGN-U153190 SGN-U145383 SGN-U143629 SGN-U143629 SGN-U148351 SGN-U143828 SGN-U144041 SGN-U144041 SGN-U144041 SGN-U149462 SGN-U147741 SGN-U144041 SGN-U144041 SGN-U144595 SGN-U148351 SGN-U148574 SGN-U146138 SGN-U148881 SGN-U145383 SGN-U144595 SGN-U144595 SGN-U147989 SGN-U145381N.A. SGN-U150318 SGN-U152219 SGN-U152905 SGN-U146139 SGN-U152933 SGN-U152065 SGN-U155645 SGN-U144041 SGN-U144503 SGN-U148572 SGN-U147857 SGN-U147090N.A. SGN-U151672 SGN-U144119 SGN-U144119 SGN-U146817 SGN-U145486 SGN-U148374 SGN-U144595 SGN-U144420 SGN-U146418 SGN-U148374 SGN-U146182 SGN-U146853 SGN-U152504N.A. SGN-U146998 SGN-U144041 SGN-U146139 SGN-U146706 SGN-U143829 SGN-U146418 SGN-U146418 SGN-U143828 SGN-U153251 SGN-U148363 SGN-U154830 SGN-U146226 SGN-U146226 SGN-U147857 SGN-U146291 SGN-U149346 SGN-U153389 SGN-U147471 SGN-U151836 SGN-U146817 SGN-U149454 SGN-U151836 SGN-U143747 SGN-U144503 SGN-U143747 SGN-U147357 SGN-U145485 SGN-U149916 SGN-U146138 SGN-U156102 SGN-U147090 SGN-U144821 SGN-U148881 SGN-U148210 SGN-U159385N.A. SGN-U143828 SGN-U143624 SGN-U148801 SGN-U144041 SGN-U151836 SGN-U143628 SGN-U162897 SGN-U144821 SGN-U143626 SGN-U145810 SGN-U147357 SGN-U148881 SGN-U144821 SGN-U146139N.A. SGN-U143626 SGN-U158985 SGN-U146365 SGN-U146418N.A. SGN-U149994 SGN-U143626 SGN-U144041 SGN-U144595 SGN-U148574 SGN-U147892 SGN-U148494 SGN-U148801 SGN-U146205 SGN-U148440 SGN-U150340 SGN-U149916 SGN-U148210 SGN-U147181 SGN-U157945 SGN-U146226 SGN-U153488

 SGN-U149464 SGN-U159903N.A. SGN-U152036N.A. SGN-U144822 SGN-U146291N.A. SGN-U145036 SGN-U153336 SGN-U147892 SGN-U145810 SGN-U146997N.A. SGN-U160751 SGN-U160040 SGN-U149994 SGN-U143828 SGN-U152793 SGN-U146997 SGN-U152793 SGN-U146817 SGN-U143828 SGN-U143829 SGN-U145035 SGN-U147110 SGN-U147110 SGN-U145666 SGN-U146455N.A.N.A. SGN-U148210N.A. SGN-U145810 SGN-U143747 SGN-U147110 SGN-U146226 SGN-U148881 SGN-U152789 SGN-U149610 SGN-U159751 SGN-U154921 SGN-U149846 SGN-U167713 SGN-U149656 SGN-U148701 SGN-U153036 SGN-U145349 SGN-U153036 SGN-U148572 SGN-U162663 SGN-U149464 SGN-U144420 SGN-U149454 SGN-U149346 SGN-U147181 SGN-U149960N.A.N.A. SGN-U168107 SGN-U146455 SGN-U144873 SGN-U144420N.A. SGN-U146365 SGN-U151042 SGN-U145382N.A. SGN-U143629 SGN-U148351 SGN-U143828 SGN-U144041 SGN-U144041 SGN-U144041N.A. SGN-U147741 SGN-U144041 SGN-U144041 SGN-U144595N.A. SGN-U148574 SGN-U146138N.A. SGN-U145382 SGN-U143772 SGN-U144595 SGN-U162238 SGN-U145382 SGN-U155968 SGN-U151568 SGN-U162958 SGN-U152905 SGN-U146139N.A.Not AssignedN.A. SGN-U144041 SGN-U144503 SGN-U148572N.A.N.A. SGN-U163872N.A. SGN-U144120N.A. SGN-U146817 SGN-U145486 SGN-U148374N.A. SGN-U144420 SGN-U146418 SGN-U148374 SGN-U161773N.A. SGN-U152504 SGN-U146817 SGN-U146998N.A. SGN-U146139N.A. SGN-U143829 SGN-U146418 SGN-U146418 SGN-U143828 SGN-U153251 SGN-U148363 SGN-U158487 SGN-U146226N.A. SGN-U162217 SGN-U146291 SGN-U149346N.A. SGN-U147471 SGN-U155968 SGN-U146817 SGN-U149454 SGN-U155968 SGN-U143747 SGN-U144503 SGN-U143747 SGN-U147357 SGN-U145485N.A.N.A. SGN-U152340 SGN-U147090 SGN-U144821N.A. SGN-U148210 SGN-U164046 SGN-U146817 SGN-U143828 SGN-U143628N.A. SGN-U144041 SGN-U155968 SGN-U143628 SGN-U151586 SGN-U161264 SGN-U143626N.A. SGN-U147357N.A. SGN-U144821 SGN-U146139 SGN-U146139 SGN-U143626 SGN-U166599 SGN-U146365 SGN-U146418 SGN-U148210 SGN-U149994 SGN-U143626 SGN-U144041 SGN-U144595 SGN-U148574 SGN-U147892 SGN-U149464 SGN-U148801 SGN-U146205 SGN-U152524N.A. SGN-U150935 SGN-U148210 SGN-U147181 SGN-U162734 SGN-U146226 SGN-U153488

Array ID

7DA

P

17D

AP

27D

AP

39D

AP

41D

AP

42D

AP

43D

AP

47D

AP

52D

AP

57D

AP

Arr

ay ID

Transcription factor AP2 function in A. thaliana

ap2 mutant

Transcription factor AP2 has additional functions in tomato (l: wt; r: AP2 knockdown)

AP2 functions in fruit development as well

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

M in u t e s

1 0 . 0 0 1 5 . 0 0 2 0 . 0 0 2 5 . 0 0 3 0 . 0 0 3 5 . 0 0

1

23

4A

B

C

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

AU

0 . 0 0

0 . 1 0

0 . 2 0

0 . 3 0

M in u t e s

1 0 . 0 0 1 5 . 0 0 2 0 . 0 0 2 5 . 0 0 3 0 . 0 0 3 5 . 0 0

1

23

4A

B

C

TCP transcription factors

TCP functions

Known functions indicate that TCPs are regulators of growth: Outgrowth of branches in maize (tb1) Limiting growth of flower parts, causing flower

asymmetry (cycloidea and dichotoma in Antirrhinum)

Control of leaf curvature (cincinnata in Antirrhinum)

Suggested to regulate transition from mitosis to expansion by interaction with cell cycle gene promoters

Phylogenetic tree of non-tomato TCP proteins

0.1

TCP12

ZmTB1

TCP1

AmCycloidea

AmDichotoma

1000

674

SlTCP1

TCP18

996

854635964

TCP10AmCincinnata

TCP4

TCP3

1000

1000

1000

TCP13

TCP17

TCP5

1000

872

TCP24

TCP2

984792981

TCP16

TCP6

TCP20

1000

OsPCF2

TCP9TCP19

775655

TCP8 TCP23 TCP22

1000

935

OsPCF1

TCP21TCP7

1000

481241

TCP14

TCP15

847370

TCP11

236504589

Class I

Class II

cincyc;dic

h

tb1

jaw-D (down TCP2,3,4,10,24)

Tomato TCP gene expression

SlTCP12

SlTCP18

SlTCP15

SlTCP21

SlTCP07

SlTCP13

SlTCP06

SlTCP05

SlTCP09

SlTCP11

SlTCP16

SlTCP17

SlTCP14

SlTCP19

SlTCP01

SlTCP08

SlTCP03

SlTCP10

SlTCP04

SlTCP02

SlTCP20

Seed

ling

Leaf

Roo

tFl

ower

Frui

t IFr

uit I

IFr

uitIV

M. G

reen

Brea

ker

Turn

ing

Red

Up late in fruit

Off late in fruit

Study of TCP gene function in fruit development

Modification of expression of selected genes by (early fruit specific) ectopic expression or knock-down by RNAi/amiRNA

Mapping of interactions between TCP proteins as well as between TCP proteins and other TFs (targetted/non-targetted)

Activity of the TPRP promoter in fruit

TPRP promoter works well untill at least mature green stage; 2A11 promoter is considered as alternative for later stages

Early stages

Mature green Breaker Ripe fruit

Constructs for fruit-specific over-expression or for suppression by RNAi and amiRNA

X X

TPRP-F1 promoter T NOSatt R1 att R2Gateway cassette

att L1 att L2ORF of interest

NPT II

X X

TPRP-F1 promoter T OCSatt R1 att R2Gw cassette NPT IIatt R2 att R1Gw cassette

X X

intron

att L1 att L2partial mRNA att L2 att L1partial mRNA

att L1 att L2miR miR*

Characterization of tomato TCP-dimerization in Y2H assays All 21 orf’s recombined into the BD- and

AD-vectors Autoactivation of BD-constructs checked on

–LTH with increasing AT: 7 with some activity, of which 4 strong

Tested interactions in a matrix setup on –LTH (+5, 10, 15 mM AT) and –LTA