Tomato fruit colors are directly associated with their appearance quality and nutritional value. However, tomato fruit color formation is an intricate biological process that remains elusive. In this work we characterized a tomato yellow fruited tomato 3 (yft3, e9292, Solanum lycopersicum) mutant with yellow fruits. By the map-based cloning approach, we identified a transversion mutation (A2117C) in the YFT3 gene encoding a putative isopentenyl diphosphate isomerase (SlIDI1) enzyme, which may function in the isoprenoid biosynthetic pathway by catalyzing conversion between isopentenyl pyrophosphate (IPP) and dimethylallyl pyrophosphate (DMAPP). The mutated YFT3 (A2117C) (designated YFT3 allele) and the YFT3 genes did not show expression difference at protein level, and their encoded YFT3 allelic (S126R) and YFT3 proteins were both localized in plastids. However, the transcript levels of eight genes (DXR, DXS, HDR, PSY1, CRTISO, CYCB, CYP97A, and NCED) associated with carotenoid synthesis were upregulated in fruits of both yft3 and YFT3 knockout (YFT3-KO) lines at 35 and 47 days post-anthesis compared with the red-fruit tomato cultivar (M82). In vitro and in vivo biochemical analyses indicated that YFT3 (S126R) possessed much lower enzymatic activities than the YFT3 protein, indicating that the S126R mutation can impair YFT3 activity. Molecular docking analysis showed that the YFT3 allele has higher ability to recruit isopentenyl pyrophosphate (IPP), but abolishes attachment of the Mg2+ cofactor to IPP, suggesting that Ser126 is a critical residue for YTF3 biochemical and physiological functions. As a result, the yft3 mutant tomato line has low carotenoid accumulation and abnormal chromoplast development, which results in yellow ripe fruits. This study provides new insights into molecular mechanisms of tomato fruit color formation and development.

中文翻译：

---

YFT3 是类异戊二烯生物合成途径中的一种异构酶，其突变会损害其在番茄果实中的催化活性和类胡萝卜素积累


番茄果实的颜色与其外观、质量和营养价值直接相关。然而，番茄果实颜色的形成是一个复杂的生物过程，仍然难以捉摸。在这项工作中，我们表征了番茄黄色果实番茄 3 （yft3， e9292， Solanum lycopersicum） 突变体与黄色果实。通过基于地图的克隆方法，我们在编码推定的异戊烯基二磷酸异构酶 （SlIDI1） 酶的 YFT3 基因中鉴定了一个反转突变 （A2117C），它可能通过催化异戊烯基焦磷酸酯 （IPP） 和二甲基烯丙基焦磷酸酯 （DMAPP） 之间的转化在类异戊二烯基生物合成途径中发挥作用。突变的 YFT3 （A2117C） （命名为 YFT3 等位基因） 和 YFT3 基因在蛋白水平上没有表达差异，它们编码的 YFT3 等位基因 （S126R） 和 YFT3 蛋白均定位于质体中。然而，与红果番茄品种 （M82） 相比，在开花后 35 天和 47 天，与红果番茄品种 （M82） 相比，与类胡萝卜素合成相关的 8 个基因 （DXR、DXS、HDR、PSY1、CRTISO、CYCB、CYP97A 和 NCED） 的转录水平在 yft3 和 YFT3 敲除 （YFT3-KO） 品系的果实中上调。体外和体内生化分析表明，YFT3 （S126R） 的酶活性远低于 YFT3 蛋白，表明 S126R 突变会损害 YFT3 活性。分子对接分析显示，YFT3 等位基因具有较高的募集焦磷酸异戊烯酯 （IPP） 的能力，但消除了 Mg2+ 辅因子与 IPP 的结合，表明 Ser126 是 YTF3 生化和生理功能的关键残基。因此，yft3 突变番茄系具有低类胡萝卜素积累和异常染色体发育，导致黄色成熟果实。 本研究为番茄果实颜色形成和发育的分子机制提供了新的见解。