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華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院在The Plant Cell期刊發(fā)文揭示高溫影響香蕉果實色澤品質(zhì)形成的新機制

2023-02-14 08:59:22 來源：華南農(nóng)業(yè)大學閱讀量：7066

　　2月7日，華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院/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，發(fā)現(xiàn)E3泛素連接酶MaBAH1和轉(zhuǎn)錄因子MaMYB60構(gòu)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(lǐng)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(guān)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(shù)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(jié)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(yīng)。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(jié)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。

　　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”、“Cold pretreatment promotes chlorophyll degradation of green ripening banana peel by activating MaCBF1 to MaCBR and MaSGR1”和“High temperature elevates carotenoid accumulation of banana fruit via upregulation of MaEIL9 module”等論文后，又一關(guān)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(shù)。

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