近日，我校園藝學(xué)院李雪萍課題組在國際Top期刊Journal of Integrative Plant Biology（IF 9.106, 一區(qū)Top）在線發(fā)表題為“MaBEL1 regulates banana fruit ripening by activating the cell wall and starch degradation-related genes”的研究論文（論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1111/jipb.13506）。該研究發(fā)現(xiàn)粉蕉中一個BEL1-LIKE HOMEODOMAIN (BEL)轉(zhuǎn)錄因子MaBEL1能分別與乙烯信號傳導(dǎo)因子MaEBF1和ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子MaABI5-like蛋白互作，調(diào)控低溫脅迫引起粉蕉果實軟化障礙的分子機(jī)制，為粉蕉果實的貯藏保鮮技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)。
粉蕉是重要的特色香蕉，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。生產(chǎn)上要求粉蕉采收時果實飽滿度較高，成熟后才能表現(xiàn)出該品種應(yīng)有的品質(zhì)和風(fēng)味(Ren et al., 2013)。作為典型的呼吸躍變型水果，同時由于果實采收飽滿度較高，粉蕉采后極易后熟衰老和品質(zhì)劣變。低溫貯運可有效延緩粉蕉果實成熟衰老。但是，不適低溫（貯藏溫度或田間溫度過低）可導(dǎo)致粉蕉果實后熟障礙，即使經(jīng)乙烯催熟處理，果肉也不能正常軟化，嚴(yán)重影響粉蕉果實品質(zhì)和商品價值。產(chǎn)業(yè)上對粉蕉保鮮新技術(shù)及粉蕉后熟障礙機(jī)制研發(fā)有迫切需求。但由低溫脅迫引起的果實軟化障礙機(jī)制尚不清晰。
圖1 MaBEL1瞬時過表達(dá)和沉默對‘粉蕉’果實冷害和成熟的影響
圖2 MaBEL1-MaEBF1-MaABI5-like蛋白互作調(diào)控細(xì)胞壁和淀粉降解及冷脅迫引起的果實后熟障礙的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
李雪萍課題組研究發(fā)現(xiàn)粉蕉MaBEL1的基因和蛋白表達(dá)與低溫脅迫導(dǎo)致的粉蕉果實后熟障礙（淀粉和細(xì)胞壁降解異常）密切相關(guān)。MaBEL1正調(diào)控5個淀粉降解基因（MaBAM3、MaBAM6、MaBAM8、MaPWD1和MaAMY3）和4個細(xì)胞壁降解基因（MaPL8、MaEXP-A8、MaSUR14-like和 MaXYL32），MaEBF1與MaBEL1蛋白互作增強(qiáng)MaBEL1對淀粉和細(xì)胞壁降解基因的調(diào)控，并且，MaBEL1與MaABI5-like蛋白互作增強(qiáng)MaBEL1和MaABI5-like對淀粉和細(xì)胞壁降解基因的調(diào)控。粉蕉瞬時超表達(dá)MaBEL1顯著緩解果實冷害和促進(jìn)果實成熟（淀粉和細(xì)胞壁降解），異源轉(zhuǎn)基因番茄也顯著促進(jìn)果實的成熟及淀粉和細(xì)胞壁降解基因的表達(dá)。同時，粉蕉瞬時沉默MaBEL1顯著加重果實冷害和抑制果實成熟（淀粉和細(xì)胞壁降解）。該研究首次闡明了MaBEL1與乙烯信號傳導(dǎo)因子MaEBF1和ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子MaABI5-like蛋白互作調(diào)控低溫脅迫引起粉蕉果實后熟障礙的分子機(jī)制。
李雪萍課題組近年來在粉蕉果實生理失調(diào)機(jī)制研究中取得了一系列進(jìn)展，揭示MaEBF1與MaABI5-like、MaC2H2-like和MaNAC67-like蛋白互作，促進(jìn)粉蕉果實淀粉和細(xì)胞壁的降解，調(diào)控低溫脅迫引起粉蕉果實后熟障礙（Song et al., 2019; Song et al., 2022a; Lai et al., 2022），以及MaABI5-like和MaC2H2-like通過調(diào)控脂肪酸去飽和及類黃酮合成，緩解粉蕉果實冷害的作用機(jī)制（Song et al., 2022b; Song et al., 2023）。該論文進(jìn)一步揭示低溫脅迫導(dǎo)致粉蕉果實后熟障礙的作用機(jī)制。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)宋遵陽博士后（現(xiàn)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院副教授）為該論文第一作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院李雪萍教授和朱孝揚副研究員為通訊作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院陳維信教授參與了該研究。該研究得到了國家香蕉產(chǎn)業(yè)體系、國家自然科學(xué)基金、廣東省香蕉菠蘿產(chǎn)業(yè)體系和珠江人才計劃計劃的資助。
文圖/園藝學(xué)院
