华中农业大学研究团队在柑橘果实采后水分代谢调控机制研究上取得新进展

　　近日，华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室、园艺林学学院程运江教授课题组关于柑橘果实采后水分代谢调控机制的最新研究成果以“CsMYB96 confers resistance to water loss resistance in citrus fruit by simultaneous regulation of water transport and wax biosynthesis”为题在Journal of Experimental Botany发表。

 

　　作为细胞内重要溶剂，水分在植物生长发育及采后诸多过程中行使着重要功能。课题组前期通过大规模转录组和代谢组学综合分析发现，采后失水可能是引起柑橘果实品质下降及衰老的关键因素。在此基础之上，课题组以调控细胞水分转运的水通道蛋白AQPs为切入点，详细解析了柑橘果实采后水分代谢调控机制。

 

　　该研究发现，多数质膜内在水通道蛋白CsPIPs在柑橘果实采后失水过程中持续下调表达，其中CsPIP2;4在柑橘果皮表达丰度较高并且具有较好的水分转运活性。瞬时表达CsPIP2;4的金柑果实失水率在5小时后明显高于对照组金柑果实，表明CsPIP2;4的表达降低有助于延缓果实采后失水。

 

 

　　进一步生物信息学分析发现，包括CsMYB96在内的多个转录因子可能参与调控CsPIPs，并且CsMYB96的表达与多数CsPIPs表达显著负相关。体外和体内实验表明，CsMYB96 直接结合CsPIP1;1 和CsPIP2;4上游启动子序列中MYB 结合元件，并抑制基因表达。为进一步解析CsMYB96在柑橘采后失水过程中的生物学功能，本研究分别在拟南芥和金柑果实中超表达CsMYB96发现，超表达CsMYB96能够抑制金柑果实和拟南芥叶片中PIP2;4同源基因的表达，显著延缓金柑果实失水并提高拟南芥抗旱能力。

 

 

　　前人研究表明拟南芥中MYB96可以正调控蜡质合成代谢途径若干基因，从而直接影响叶片蜡质合成过程。因此本研究检测了瞬时超表达CsMYB96金柑果实及稳定转化拟南芥蜡质成分，发现超表达CsMYB96显著增加了金柑果皮及拟南芥蜡质总量。进一步的体内和体外实验表明，CsMYB96能直接结合蜡质合成相关基因启动子，并且激活基因表达。

 

　　研究结果表明，CsMYB96通过同时调控参与水分运输和表皮蜡质生物合成的相关基因，影响柑橘果实采后失水。本研究结果为深入解析柑橘果实采后失水的调控机制提供了新的思路，并对控制采后失水和保持果实品质具有重要意义。

 

　　我校已毕业博士研究生张鸣飞为论文第一作者，程运江教授及朱峰博士为论文共同通讯作者。成都大学王金秋副教授、华中农业大学已毕业硕士研究生刘瑞莲、华中农业大学博士研究生刘海、杨宏宾和朱智峰等人参与本研究工作。本研究得到国家重点研发计划，国家自然科学基金及国家现代农业产业技术体系资助等项目的资助。

 

　　【英文摘要】

 

　　A citrus R2R3 MYB transcription factor （CsMYB96） was found to alleviate water loss by simultaneously regulating plasma membrane intrinsic proteins （CsPIPs） and wax-related genes. expression profiling indicated that CsPIP1;1 and CsPIP2;4 are representative aquaporins with high expression, and are down-regulated in the peel of postharvest citrus fruit. CsPIP2;4 was further characterized as the predominant CsPIP with high expression and high-water channel activity. Besides, transient overexpression of CsPIP2;4 accelerated the water loss of citrus fruit. The in silico analysis further revealed that the expression of CsMYB96 had a significant negative correlation with that of CsPIPs. In vivo and in vitro experiments confirmed that CsMYB96 can directly repress the expression of CsPIPs. Furthermore, CsMYB96 can activate the wax-related genes and promote wax biosynthesis for defense against water loss. The transient and stable overexpression of CsMYB96 reduced the water loss of citrus fruit and Arabidopsis.

 

　　论文链接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erab420/6380295?login=true