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Plant Cell [2021 IF 12.09}華中農業大學鄧秀新院士團隊在柑橘果實色澤調控取得進展

    近日(ri)，華中農業大學(xue)園藝植物(wu)生(sheng)物(wu)學(xue)教育部重點實驗室鄧秀新院士團隊在The Plant Cell 雜志在線發表題為“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模塊調控柑橘果皮著色的分子機制。


    紅皮(pi)柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)因果(guo)實外觀(guan)色(se)(se)(se)澤(ze)明亮艷麗廣受消費(fei)者青睞。實踐(jian)中(zhong)，紅皮(pi)柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)果(guo)實采收時常因果(guo)皮(pi)著(zhu)色(se)(se)(se)不(bu)均勻或轉(zhuan)紅不(bu)充(chong)分，導(dao)致果(guo)實外觀(guan)品質降(jiang)低，商品價值(zhi)大打折扣，該問(wen)題在早熟紅皮(pi)柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)品種及栽培環境欠(qian)佳(jia)的地區尤為突出。類胡蘿卜素（carotenoids）是一類影響柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)果(guo)皮(pi)色(se)(se)(se)澤(ze)的主(zhu)要(yao)天(tian)然(ran)色(se)(se)(se)素，課(ke)題組前(qian)期研(yan)究(jiu)證實橙(cheng)紅色(se)(se)(se)的類胡蘿卜素β-檸(ning)烏(wu)(wu)素（β-citraurin）是‘紐荷爾(er)’臍橙(cheng)等紅皮(pi)柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)品種果(guo)皮(pi)中(zhong)積(ji)累的主(zhu)要(yao)特征色(se)(se)(se)素，CCD4b是β-檸(ning)烏(wu)(wu)素合(he)成途(tu)徑關鍵基因(Zheng et al., 2019)。目前(qian)柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)中(zhong)β-檸(ning)烏(wu)(wu)素生物(wu)合(he)成調(diao)控的研(yan)究(jiu)較(jiao)少，因此研(yan)究(jiu)β-檸(ning)烏(wu)(wu)素生物(wu)合(he)成的調(diao)控機(ji)制可為解決因品種或栽培條件不(bu)佳(jia)等因素導(dao)致的柑(gan)(gan)橘(ju)(ju)果(guo)實著(zhu)色(se)(se)(se)差問(wen)題提(ti)供解決方案。
    研究發現在(zai)果(guo)實(shi)發育與成(cheng)熟過(guo)程中，茉莉(li)酸（JA）、茉莉(li)酸-異亮氨酸結(jie)(jie)合(he)物(wu)（JA-Ile）含量變化與β-檸烏(wu)素(su)(su)的積(ji)累模式相(xiang)同。外源茉莉(li)酸甲酯（MeJA）處理(li)‘紐荷(he)爾(er)’臍(qi)橙果(guo)實(shi)顯(xian)著促(cu)(cu)進(jin)(jin)果(guo)皮(pi)內(nei)源JA及JA-Ile生成(cheng)，促(cu)(cu)進(jin)(jin)柑橘(ju)果(guo)皮(pi)著色。JA信號途徑核心轉錄因(yin)子(zi)(zi)CsMYC2受MeJA處理(li)誘導，并結(jie)(jie)合(he)β-檸烏(wu)素(su)(su)合(he)成(cheng)途徑關鍵基(ji)(ji)(ji)因(yin)CsCCD4b等基(ji)(ji)(ji)因(yin)啟動(dong)子(zi)(zi)，正調控相(xiang)關基(ji)(ji)(ji)因(yin)表達以促(cu)(cu)進(jin)(jin)β-檸烏(wu)素(su)(su)合(he)成(cheng)與積(ji)累。同時CsMYC2激(ji)(ji)活(huo)(huo)磷(lin)酸激(ji)(ji)酶CsMPK6表達。CsMPK6與CsMYC2蛋白水平(ping)互作，一方面(mian)降低CsMYC2對其下游基(ji)(ji)(ji)因(yin)啟動(dong)子(zi)(zi)的結(jie)(jie)合(he)活(huo)(huo)性，另一方面(mian)磷(lin)酸化CsMYC2促(cu)(cu)進(jin)(jin)其蛋白降解。這一負反饋調節機制精準(zhun)調控柑橘(ju)對JA的響應，有效避免了果(guo)實(shi)對JA的過(guo)度響應。綜上(shang)，該研究揭示了植物(wu)激(ji)(ji)素(su)(su)茉莉(li)酸通過(guo)激(ji)(ji)活(huo)(huo)CsMPK6-CsMYC2模塊促(cu)(cu)進(jin)(jin)β-檸烏(wu)素(su)(su)積(ji)累及柑橘(ju)果(guo)皮(pi)著色的分子(zi)(zi)機制，為柑橘(ju)果(guo)實(shi)色澤品質的形成(cheng)與改良提供理(li)論和實(shi)踐基(ji)(ji)(ji)礎。
    華中農業大學(xue)園藝植(zhi)物(wu)生物(wu)學(xue)教育部重點實驗室鄧秀(xiu)新院(yuan)士課題組博(bo)士后岳鵬(peng)濤為論文第一作者，鄧秀新院士為(wei)通訊(xun)作(zuo)(zuo)者。團隊成員柴利軍教授(shou)，葉俊麗副研究(jiu)(jiu)(jiu)員，謝宗周高級(ji)工程師參(can)與(yu)了(le)研究(jiu)(jiu)(jiu)。華(hua)中(zhong)農業大(da)學Robert Larkin教授(shou)為(wei)論(lun)文提供建(jian)議。課題(ti)組研究(jiu)(jiu)(jiu)生蔣政華(hua)、孫(sun)權(quan)（現山東農業大(da)學博士后(hou)(hou)）、魏冉冉、尹映紫也參(can)與(yu)該(gai)研究(jiu)(jiu)(jiu)。相(xiang)關工作(zuo)(zuo)得到國(guo)家自然科(ke)學基(ji)金和中(zhong)國(guo)博士后(hou)(hou)科(ke)學基(ji)金的(de)資助。
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論文中茉莉酸合成途徑抑制劑使用DIECA （貨號：SD3506）。