茄红素是番茄和其他红色水果中的一种类胡萝卜素色素，它是一种强效的抗氧化剂。高茄红素番茄基因型是由于茄红素分解CYC-B基因中的产生突变，如自发的old-gold（og）或old-gold crimson（ogc）突变，以及化学诱导的A949G突变。这些突变仅存在于携带SELF-PRUNING（SP）基因座（Solyc06g074350）中的突变sp等位基因的定花型番茄中，该基因座控制着植物的生长习性。大多数用于鲜市场的生产系统使用不定花型的番茄。由于SP和CYC-B基因座的紧密遗传连锁，很难通过传统育种方法分离遗传变异。因此，番茄育种者一直未能利用og、ogc和A949G突变体获得高茄红素的不定花型番茄。近日乌拉圭共和国大学植物生物学实验室Sabina Vidal在Plant Biotechnology Journal上发表了题为“Targeted disruption of tomato chromoplast-specific lycopene β-cyclase (CYC-B) gene promotes early accumulation of lycopene in fruits and enhanced postharvest cold tolerance”文章，作者利用CRISPR/Cas9技术在两个携带野生型SP等位基因的不定花型优良番茄基因型（LT16和LT46）中生成了CYC-B（Solyc06g074240）的敲除变体。cyc-b敲除系列表现出不定花型生长，并且果实中的茄红素含量增加，克服了这些特征之间的现有遗传连锁。
为了敲除CYC-B，作者设计了两个sgRNA（1和2），分别靶向距ATG密码子下游44–63或274–293 bp的位置（图1a）。获得了CYC-B的五个敲除等位基因，其中包括小的缺失（1、2、4或7 bp）或大的缺失（229 bp）（图1a）。所有编辑过的等位基因都编码了截断的非功能性CYC-B蛋白（图1b）。基因编辑系的花朵和果实颜色与WT表现出明显的差异（图1d）。LT16-cycbΔ7的花朵呈棕橙色，而花药则呈明亮的黄色。果实的外部和内部颜色指数（CI）在LT16-cycbΔ7中更高，无论是在Breaker阶段还是在Red-Ripe阶段。红色发展的差异在柱头、胚珠和室内组织中更加明显。
有趣的是，LT16-cycbΔ7的室内组织中的类囊体与WT类囊体有很大不同。编辑植物含有丰富的积累茄红素的结晶类类囊体，比WT含有更多和更大的茄红素晶体（图1e）。茄红素占Red-Ripe番茄中总类胡萝卜素的90％，其次是β-胡萝卜素、叶黄素和类黄酮类物质。在25°C的采后成熟期间，LT16-cycbΔ7的水果与WT相比，外部和内部的红色更加均匀，CI值更高（图1f），编辑后的番茄更具有商业优势，因为新鲜市场供应链通常使用在Breaker阶段采摘的水果。
番茄果实在暴露于低非冷冻温度时非常敏感，容易受到低温伤害（ChI）的影响。低温伤害与膜透性的丧失和活性氧的积累有关。CYC-B编辑植物在采后冷藏期间更耐寒。当采摘和WT水果在Breaker阶段储存13天，温度为5°C时，LT16-cycbΔ7具有可见的ChI症状的水果比例显著降低（20％），而WT为63％（图1g）。此外，由低温引起的果皮脂质过氧化水平（通过Schiff染色显示）在LT16-cycbΔ7中明显低于WT（图1h）。这些结果表明，在果实成熟过程中早期的茄红素积累可以防止水果受到低温引起的损害。这是首次建立番茄红素含量与抗低温耐受性之间的直接关联的报告。
将遗传连锁特性组合起来在植物育种中一直是一个挑战。作者使用CRISPR/Cas9技术成功将不定型生长习性和高茄红素特性结合在一起，而不影响精英种质的其他特性。此外，首次提供了番茄冷藏期间茄红素的保护作用的直接证据，减少了ChI症状，为新鲜市场番茄提供了具有更高商业价值的种质资源。
