著色是果實(shí)品質(zhì)形成的重要一環(huán)，鮮艷的果實(shí)色澤不僅吸引消費(fèi)者，提高商品性，還展示了果實(shí)富含抗氧化活性健康成分。因此，果實(shí)著色分子機(jī)制的探索一直是學(xué)界的研究熱點(diǎn)。許多果實(shí)著色涉及葉綠素降解和花色苷積累，成熟時(shí)幾乎同步發(fā)生。目前，多數(shù)果實(shí)著色相關(guān)的研究分別探索這兩個(gè)路徑的調(diào)控機(jī)制，而二者共同的調(diào)控機(jī)制尚未得到深入揭示。
荔枝是華南特色果樹，不同品種著色差異較大。‘妃子笑’成熟時(shí)葉綠素降解和花色苷積累緩慢，稱為“滯綠型（stay-green）”品種；而‘糯米糍’成熟時(shí)葉綠素降解和花色苷積累快，果實(shí)呈現(xiàn)均勻的鮮紅色。本研究通過‘妃子笑’和‘糯米糍’果實(shí)成熟時(shí)果皮轉(zhuǎn)錄組比較分析，篩選出‘糯米糍’高表達(dá)、‘妃子笑’低表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子LcNAC002。該基因瞬時(shí)表達(dá)煙草葉片，導(dǎo)致葉片快速黃化；VIGS沉默LcNAC002導(dǎo)致荔枝果實(shí)葉綠素降解和花色苷積累同步受到抑制。雙熒光互補(bǔ)、酵母單雜、EMSA等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LcNAC002能分別結(jié)合到葉綠素降解關(guān)鍵基因LcSGR和花色苷合成關(guān)鍵基因LcMYBY1的啟動(dòng)子上，并激活兩個(gè)基因的表達(dá)。因此，LcNAC002充當(dāng)了荔枝果實(shí)成熟時(shí)葉綠素降解和花色苷積累調(diào)控路徑的“交點(diǎn)”。
本論文還發(fā)現(xiàn)，沉默葉綠素降解關(guān)鍵基因LcSGR，不僅導(dǎo)致葉綠素降解受抑制，也顯著抑制了花色苷的積累，并導(dǎo)致LcMYB1的顯著下調(diào)，表明葉綠素降解對(duì)于花色苷積累有促進(jìn)作用。然而，LcSGR并不能直接激活LcMYB1表達(dá)，而可能通過加速葉綠素降解和葉綠體衰老，促進(jìn)ROS、ABA形成，間接促進(jìn)了LcMYB1表達(dá)和花色苷積累。
論文研究結(jié)果可解釋果實(shí)成熟時(shí)退綠和表色形成幾乎同步進(jìn)行的現(xiàn)象，為深入調(diào)控果實(shí)著色提供了新的理論依據(jù)。我校園藝學(xué)院黃旭明和王惠聰為本文共同通訊作者，第一作者為博士研究生鄒士成。論文得到國家科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2018YFD1000200),國家自然科學(xué)基金(31772248和32272663)和國家荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-32-08)的支持。
2023年3月3日
來源：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
