Creation and characterization of a collection of CETS gene family mutants in tomato

Abstract

The CETS gene family (CENTRORADIALIS, TERMINAL FLOWER 1, SELF PRUNING) plays a central role in growth habit, flowering, and responses to abiotic stresses in plants. In tomato (Solanum lycopersicum), the genes SELF PRUNING (SP) and SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) are the main representatives of this family and have been extensively studied. The SELF PRUNING 3C (SP3C) gene, however, was only recently characterized, remains little explored, and has been pointed out as a possible regulator of flowering. This study aimed to investigate the individual and combined effects of these three genes through the analysis of two segregating F2 populations in the Micro-Tom background. In the first trial, a population derived from the cross between plants carrying mutations in sft and sp3c was evaluated. The number of leaves to the first inflorescence (NLFI) was the most robust parameter for phenotypic selection of sft plants, whose segregation followed a Mendelian pattern. In contrast, segregation for sp3c deviated from the expected Mendelian ratio, suggesting epistatic interactions or the influence of other loci. In the second trial, indeterminate plants were selected from a population derived from a cross between plants carrying the functional SP allele and sp3c mutants. The presence of the sp3c mutation in this context was associated with increased NLFI and delayed flowering. Genotyping confirmed the expected Mendelian segregation of the sp3c allele. The results indicate that SP3C exhibits subtle and context-dependent effects, possibly interacting epistatically with SP and SFT. This study contributes to the understanding of interactions among CETS family genes and may support breeding strategies aimed at plant architecture and flowering control in tomato. Keywords: cets; micro-tom; flowering; mutantsA família gênica CETS (CENTRORADIALIS, TERMINAL FLOWER 1, SELF PRUNING) desempenha um papel central no hábito de crescimento, floração e respostas a estresses abióticos em plantas. Em tomateiro (Solanum lycopersicum), os genes SELF PRUNING (SP) e SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) são os principais representantes dessa família e têm sido amplamente estudados. Já o gene SELF PRUNING 3C (SP3C) foi recentemente caracterizado e permanece pouco explorado e foi apontado como um possível regulador da floração. Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos individuais e combinados desses três genes por meio da análise de duas populações F2 segregantes no background Micro-Tom. No primeiro ensaio, avaliou-se uma população derivada do cruzamento entre plantas com mutações nos genes sft e sp3c. O número de folhas até a primeira inflorescência (NLFI) foi o parâmetro mais robusto para a seleção fenotípica de plantas sft, cuja segregação seguiu o padrão mendeliano. Já na segregação para sp3c foi observado um desvio da proporção mendeliana esperada, sugerindo interações epistáticas ou influência de outros loci. No segundo ensaio, plantas com crescimento indeterminado foram selecionadas em uma população oriunda do cruzamento entre plantas com o alelo funcional de SP e plantas mutantes para sp3c. A presença da mutação sp3c nesse contexto foi associada a maior NLFI e floração tardia. A genotipagem confirmou a segregação mendeliana esperada do alelo sp3c. Os resultados indicam que SP3C apresenta efeitos sutis e dependentes do contexto genético, possivelmente interagindo de forma epistática com SP e SFT. Este estudo contribui para a compreensão das interações entre genes da família CETS e pode subsidiar estratégias de melhoramento visando arquitetura de planta e controle do florescimento em tomateiro. Palavras-chave: cets; micro-tom; florescimento; mutantes