蘋果是全球最重要的果樹之一，果實富含有多種維生素、礦物質(zhì)、微量元素、粗纖維等，是人類膳食營養(yǎng)的重要組成部分。蘋果果實在采后貯藏過程中易發(fā)生軟化，果實過度軟化會嚴(yán)重影響果實口感及耐貯性，導(dǎo)致果實劣變，極大地降低了經(jīng)濟效益。蘋果果實作為典型的呼吸躍變型果實，乙烯蘋果果實采后軟化過程中發(fā)揮著重要作用。
今日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院蘋果果實品質(zhì)生物學(xué)與營養(yǎng)健康團隊在Plant Biotechnology Journal期刊上發(fā)表了題為“MdWRKY31-MdNAC7 regulatory network: orchestrating fruit softening by modulating cell wall-modifying enzyme MdXTH2 in response to ethylene signalling”(https://doi.org/10.1111/pbi.14445)的研究論文，揭示了乙烯調(diào)控蘋果果實軟化的分子機制。
軟化受一系列初生細胞壁修飾相關(guān)酶及編碼基因調(diào)控，包括多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果膠裂解酶（PL）、木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶（XTH）、擴張蛋白（EXP）等。研究人員基于團隊前期已獲得的蘋果轉(zhuǎn)基因植株，發(fā)現(xiàn)超量表達MdWRKY31可以引起蘋果植株細胞壁組分的變化，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測定和分子生化實驗分析，篩選到靶基因木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶基因MdXTH2。通過蘋果果實瞬時表達實驗明確，MdWRKY31通過轉(zhuǎn)錄抑制MdXTH2表達維持果實硬度。
為進一步深入探究了MdWRKY31調(diào)控MdXTH2介導(dǎo)果實軟化的分子機制，研究人員利用酵母雙雜交篩庫實驗，鑒定到一個與MdWRKY31互作的NAC轉(zhuǎn)錄因子MdNAC7。通過蘋果果實瞬時注射實驗和分子生化實驗明確，MdNAC7與MdWRKY31形成異源二聚體，參與MdWRKY31調(diào)控蘋果果實軟化。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，MdNAC7不能直接結(jié)合MdXTH2基因啟動子，但可以通過與MdWRKY31形成蛋白復(fù)合體，阻止MdWRKY31與MdXTH2基因啟動子結(jié)合，減緩MdWRKY31對MdXTH2的轉(zhuǎn)錄抑制作用，促進蘋果果實軟化。在此過程中，乙烯信號抑制MdWRKY31表達的同時，激活MdNAC7，從而直接和間接的促進MdXTH2表達，最終加速蘋果果實軟化。最終，該研究提出了MdNAC7- MdWRKY31作用模塊調(diào)控乙烯介導(dǎo)蘋果果實軟化的分子模型，為維持蘋果采后品質(zhì)，延長果實貯藏期、貨架期和提升蘋果果實經(jīng)濟效益提供新思路。
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院胡大剛教授為論文的通訊作者，已畢業(yè)博士研究生王佳慧（現(xiàn)就職于河北農(nóng)業(yè)大學(xué)）和“山東省博士后人才創(chuàng)新計劃”入選者孫權(quán)博士為該論文的共同第一作者。團隊馬昌寧碩士、魏萌萌碩士、王楚堃博士等多名成員參與了此項研究。該研究在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金等項目資助下完成。
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
