浙江大学农学院殷学仁教授团队在猕猴桃果实后熟衰老调控方面取得进展

　　果实是重要的食物来源，因其自身特性，采后果实多易腐烂，且易受各种环境如光温湿、激素、病原菌、机械伤等的影响，有较高的损耗。乙烯被认为是最重要的果实成熟衰老相关激素，外源乙烯（或乙烯利）处理对猕猴桃果实后熟软化具有明显加速效应。课题组前期利用转录组和小RNA组测序，获得了一些乙烯响应的序列，其中Dof3转录因子可以被乙烯诱导，继而诱导淀粉降解及果实软化启动；miR164-NAC通路也可以被乙烯影响，加速果实中后期软化及芳香物质释放。多年生果树基因功能的同源验证始终是果树研究领域的瓶颈问题，近年来，浙江大学农学院殷学仁教授课题组致力于构建并成功建成了稳定的猕猴桃转基因体系，通过该体系可探究一些功能注释并不十分明确的基因，以获得调控成熟衰老的新基因。结合该转基因体系和及其它新策略，课题组发现了猕猴桃果实后熟软化的新调控因子，近期分别发表在New Phytol和J Adv Res期刊。

 

　　2021年10月New Phytol刊发了题为“An ethylene-hypersensitive methionine sulfoxide reductase regulated by NAC transcription factors increases methionine pool size and ethylene production during kiwifruit ripening”研究论文（232: 237-251），报道了猕猴桃调控果实乙烯合成的MSR基因。

 

　　该研究结果建立在成熟的猕猴桃转基因体系的基础上，采用了与前期/同类研究完全不同的策略，利用已获得的转录组组学数据，采取了“盲选”基因的策略（不关注基因功能注释，仅关注基因对乙烯处理的响应情况），发现了具有一定基础表达量且对乙烯强响应的AdMsrB1基因。生化实验表明，AdMsrB1重组蛋白可以将结合态蛋氨酸催化为游离态蛋氨酸，推测其既响应乙烯又反馈自催化乙烯合成。通过转基因体系，发现35S::AdMsrB1过量表达猕猴桃植株中乙烯合成的两类关键前体（Met和ACC）含量升高，且乙烯释放量提高。该研究表明Msr快速且强烈响应外源乙烯处理，并直接作用于猕猴桃果实内源乙烯合成，揭示了猕猴桃果实乙烯自催化的重要通路。

 

　　虽然转基因体系可以验证一些功能未知基因，但大量的差异基因也使得工作进展缓慢。因此，在同期研究中，我们也开展了分析方法的创新，以期提供基因预测的准确率。

 

　　2021年12月5日，J Adv Res期刊在线发表了题为“Consensus Co-expression Network Analysis Identifies AdZAT5 Regulating Pectin Degradation in Ripening Kiwifruit”研究论文（Doi：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.019）。该论文主要创新了分析方法，在近年来新兴的一致性共表达网络分析（Consensus Co-expression Network Analysis, CCNA） 方法的基础上，利用R语言，通过命令行的编写/替换，使得CCNA方法可以整合分析转录组和果实生理表型，降低了分析过程中的噪音影响，提升了功能基因预测的准确性。研究以果胶降解为范例，预测了一个锌指蛋白转录因子AdZAT5 可通过正向调控果胶代谢过程中的关键酶——果胶裂解酶（pectate lyase, AdPL5）和β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, Adβ-Gal5）促进猕猴桃果实软化。该预测结果通过双荧光素酶系统、电泳迁移率实验（Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA）、猕猴桃果实瞬时过表达体系进行了实验验证。

 

　　论文1（New Phytol）的第一作者为傅蓓凌（博士研究生，2021年度获得CSC联合培养资助），论文2（J Adv Res）的第一作者为张秋云（博士研究生），通讯作者为殷学仁教授。上述研究分别得到了国家重点研发项目（2018YFD1000200）、国家自然科学基金（32072635）、浙江省重点研发项目（2021C02015）、浙江省自然科学基金（LY20C150006）、霍英东基金（161028）、博后基金（2020107）等项目资助。