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园艺学院马会勤课题组揭示乙烯信号介导的ERF-NAC复合体动态调控无花果果实软化的分子调控机制

发布日期:2025-04-25 字体:[ ] 浏览次数:

无花果(Ficus carica L.)作为最早驯化的园艺作物之一,凭借独特风味、高营养价值和抗氧化特性,在全球鲜食与加工产业中占据重要地位。然而,其果实在成熟过程中乙烯产量骤增引发的快速软化现象导致贮藏期显著缩短,不仅造成品质劣变,还加剧采后病害,严重制约鲜食产业发展。研究表明,外源乙烯利处理可加速软化进程,而乙烯抑制剂1-甲基环丙烯则显著延缓该过程,证实乙烯信号在无花果软化过程中具有核心调控作用。尽管已有研究发现ERF转录因子作为乙烯通路的下游响应因子,可以通过调控果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸酶等细胞壁修饰酶基因表达参与软化调控,但乙烯信号精细调控无花果果实软化进程的分子机制尚未明了。

近日,中国农业大学园艺学院马会勤课题组在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表题为“ERF100 regulated by ERF28 and NOR controls pectate lyase 7, modulating fig (Ficus carica L.) fruit softening”的研究论文(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.70085)。该研究通过系统解析FcERF28-FcNOR-FcERF100-FcPL7基因模块的互作网络,构建了乙烯信号介导的ERF-NAC复合体动态调控模型,为解析果实硬度发育机制及耐贮性分子育种提供了理论框架。

研究人员首先通过转录组分析鉴定到一个受乙烯抑制的ERF转录因子FcERF100。利用农杆菌介导的无花果果实瞬时注射试验发现,在果实中过表达FcERF100能够显著延缓果实软化并降低PL活性,而PG活性和PME活性无显著影响;反之,抑制表达FcERF100则加速果实软化并伴随PL活性升高。进一步研究发现,FcERF100可以直接抑制FcPL7的转录调控,从而负调控果实成熟的过程。

图1 FcERF100在无花果果实中的瞬时表达

随后,研究人员通过酵母单杂交文库筛选鉴定了一个ERF家族成员FcERF28,并证实FcERF28可以通过直接结合FcERF100启动子区域的GCC元件激活其转录。进一步研究发现,FcNOR与FcERF100存在物理互作,且FcNOR可直接结合FcERF100的启动子并抑制其转录。

综上,研究阐明了FcERF28-FcNOR-FcERF100转录调控网络对FcPL7表达的复杂调控,拓展了乙烯信号与果胶裂解酶代谢调控的相关理论认识,为无花果果实软化的精确控制和提升无花果果实经济效益提供新思路。

图2 FcERF28-FcNOR-FcERF100模块通过调控FcPL7介导无花果果实软化的分子模型

中国农业大学园艺学院在读博士生范志毅和王源为论文共同第一作者,马会勤教授为该论文的独立通讯作者。特别鸣谢以色列农业部农业研究组织Moshe A. Flaishman教授对实验设计的重要指导,以及耶路撒冷希伯来大学Alexander Vainstein教授在论文写作方面提供了重要帮助。研究得到威远无花果产业化综合发展项目的资助。



供图、供稿:马会勤课题组

编辑:张月夕 蒋晓彤

责编:付国强

信息来源:园艺学院
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