2月7日，我校園藝學院/廣東省果蔬保鮮重點實驗室陳建業(yè)和陸旺金教授團隊在The Plant Cell在線發(fā)表了題為“Proteasomal degradation of MaMYB60 mediated by the E3 ligase MaBAH1 causes high temperature-induced repression of chlorophyll catabolism and green ripening in banana”的研究論文（在線鏈接: https://doi.org/10.1093/plcell/koad030），發(fā)現(xiàn)E3泛素連接酶MaBAH1和轉(zhuǎn)錄因子MaMYB60構成一個全新的轉(zhuǎn)錄和翻譯后作用模塊調(diào)控香蕉果實青皮熟。這是全球香蕉生物學領域首篇發(fā)表在植物學頂級期刊The Plant Cell的論文，標志著我國在香蕉果實品質(zhì)生物學研究上實現(xiàn)了全新突破。
我校園藝學院博士后衛(wèi)瑋為論文的第一作者，陳建業(yè)教授和單偉副教授為論文的通訊作者，課題組博士后楊瀅瀅、吳超杰，鄺健飛研究員，陸旺金教授，華南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院龐學群教授和廣西農(nóng)科院甘蔗研究所科研所長Prakash Lakshmanan參與了相關工作。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃（2022YFD2100100），國家自然科學基金（32072279）、國家香蕉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-31）和華南農(nóng)業(yè)大學提質(zhì)增效專項等經(jīng)費資助。
香蕉是熱帶亞熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟作物，是全球貿(mào)易量位居前列的鮮果，也是我國五大水果之一。商業(yè)生產(chǎn)上一般在呼吸躍變前的綠硬期采收香蕉果實，需要經(jīng)過后熟過程才能達到果皮呈現(xiàn)金黃色的可食狀態(tài)。與大多數(shù)植物在高溫下葉綠素降解加快不同，當采后貯運溫度高于24°C時，香蕉后熟過程中乙烯釋放和果實軟化加速，而果皮褪綠受到抑制，出現(xiàn)軟得快但不變黃的青皮熟現(xiàn)象，嚴重影響果實的色澤品質(zhì)和銷售價格。近些年的全球變暖和氣候變化進一步加重了這一現(xiàn)象的發(fā)生，但高溫影響香蕉果實色澤品質(zhì)形成的機制尚不清楚。
該研究發(fā)現(xiàn)高溫誘導香蕉果實青皮熟的過程中，抑制了5個葉綠素降解基因CCGs（MaNYC1, MaSGR1, MaSGR2, MaPPH 和 MaTIC55）的表達。進一步蛋白-DNA互作和基因功能分析顯示，MYB類轉(zhuǎn)錄因子MaMYB60結合這5個基因的啟動子并激活他們的表達，進而促進香蕉果皮葉綠素降解。此外，RING類E3泛素連接酶MaBAH1介導MaMYB60泛素化降解，從而減弱MaMYB60對下游葉綠素降解代謝途徑的激活效應。更重要的是，高溫增強MaBAH1對MaMYB60的降解作用，最終抑制MaMYB60介導的葉綠素降解，導致香蕉果皮葉綠素降解受阻，出現(xiàn)青皮熟。這些結果揭示了MaBAH1-MaMYB60-CCG是一條調(diào)控果實色澤品質(zhì)形成的新路徑，從轉(zhuǎn)錄水平和翻譯后水平拓展了高溫影響果實品質(zhì)形成的生物學機制。
圖2. MaBAH1–MaMYB60-CCG模塊調(diào)控香蕉果實青皮熟的作用模型
據(jù)悉，該論文是陳建業(yè)和陸旺金教授團隊繼2022年12月和2023年1月在國際著名期刊Journal of Advanced Research和Food Chemistry上先后發(fā)表 “MaNAC029 modulates ethylene biosynthesis and fruit quality and undergoes MaXB3-mediated proteasomal degradation during banana ripening”（https://doi.org/10.1016/j.jare.2022.12.004.）、“Cold pretreatment promotes chlorophyll degradation of green ripening banana peel by activating MaCBF1 to MaCBR and MaSGR1”（https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135575）和“High temperature elevates carotenoid accumulation of banana fruit via upregulation of MaEIL9 module”（https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135602）等論文后，又一關于香蕉果實品質(zhì)調(diào)控的高水平論文，進一步擴展了果實品質(zhì)維持的分子機制與調(diào)控技術。
文/圖 園藝學院 鄺健飛
