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Plant Cell [2021 IF 12.09}華中農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧秀新院士團隊在柑橘果實色澤調(diào)控取得進展

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室鄧秀新院士團隊在The Plant Cell 雜志在線發(fā)表題為“Jasmonate Activates a CsMPK6-CsMYC2 Module that Regulates the Expression of β-citraurin Biosynthetic Genes and Fruit Coloration in Orange (Citrus sinensis)”的研究論文。該研究揭示了茉莉酸通過激活CsMPK6-CsMYC2模塊調(diào)控柑橘果皮著色的分子機制。

紅皮柑橘因果實外觀色澤明亮艷麗廣受消費者青睞。實踐中，紅皮柑橘果實采收時常因果皮著色不均勻或轉(zhuǎn)紅不充分，導(dǎo)致果實外觀品質(zhì)降低，商品價值大打折扣，該問題在早熟紅皮柑橘品種及栽培環(huán)境欠佳的地區(qū)尤為突出。類胡蘿卜素（carotenoids）是一類影響柑橘果皮色澤的主要天然色素，課題組前期研究證實橙紅色的類胡蘿卜素β-檸烏素（β-citraurin）是‘紐荷爾’臍橙等紅皮柑橘品種果皮中積累的主要特征色素，CCD4b是β-檸烏素合成途徑關(guān)鍵基因(Zheng et al., 2019)。目前柑橘中β-檸烏素生物合成調(diào)控的研究較少，因此研究β-檸烏素生物合成的調(diào)控機制可為解決因品種或栽培條件不佳等因素導(dǎo)致的柑橘果實著色差問題提供解決方案。

研究發(fā)現(xiàn)在果實發(fā)育與成熟過程中，茉莉酸（JA）、茉莉酸-異亮氨酸結(jié)合物（JA-Ile）含量變化與β-檸烏素的積累模式相同。外源茉莉酸甲酯（MeJA）處理‘紐荷爾’臍橙果實顯著促進果皮內(nèi)源JA及JA-Ile生成，促進柑橘果皮著色。JA信號途徑核心轉(zhuǎn)錄因子CsMYC2受MeJA處理誘導(dǎo)，并結(jié)合β-檸烏素合成途徑關(guān)鍵基因CsCCD4b等基因啟動子，正調(diào)控相關(guān)基因表達以促進β-檸烏素合成與積累。同時CsMYC2激活磷酸激酶CsMPK6表達。CsMPK6與CsMYC2蛋白水平互作，一方面降低CsMYC2對其下游基因啟動子的結(jié)合活性，另一方面磷酸化CsMYC2促進其蛋白降解。這一負(fù)反饋調(diào)節(jié)機制精準(zhǔn)調(diào)控柑橘對JA的響應(yīng)，有效避免了果實對JA的過度響應(yīng)。綜上，該研究揭示了植物激素茉莉酸通過激活CsMPK6-CsMYC2模塊促進β-檸烏素積累及柑橘果皮著色的分子機制，為柑橘果實色澤品質(zhì)的形成與改良提供理論和實踐基礎(chǔ)。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝植物生物學(xué)教育部重點實驗室鄧秀新院士課題組博士后岳鵬濤為論文第一作者，鄧秀新院士為通訊作者。團隊成員柴利軍教授，葉俊麗副研究員，謝宗周高級工程師參與了研究。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)Robert Larkin教授為論文提供建議。課題組研究生蔣政華、孫權(quán)（現(xiàn)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后）、魏冉冉、尹映紫也參與該研究。相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金的資助。

原文鏈接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koac363/6931829?searchresult=1

論文中茉莉酸合成途徑抑制劑使用DIECA （貨號：SD3506）。