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殷学仁教授团队在猕猴桃果实后熟衰老调控方面取得进展

来源：花匠小妙招时间：2025-01-02 20:22

果实是重要的食物来源，因其自身特性，采后果实多易腐烂，且易受各种环境（光温湿、激素、病原菌、机械伤，等）的影响，有较高的损耗。乙烯被认为是最重要的果实成熟衰老相关激素，外源乙烯（或乙烯利）处理对猕猴桃果实后熟软化具有明显加速效应。课题组前期利用转录组和小RNA组测序，获得了一些乙烯响应的序列，其中Dof3转录因子可以被乙烯诱导，继而诱导淀粉降解及果实软化启动（Plant Physiol，2019）；miR164-NAC通路也可以被乙烯影响，加速果实中后期软化及芳香物质释放（New Phytol，2020）。多年生果树基因功能的同源验证始终是果树研究领域的瓶颈问题，课题组近年来致力于构建并成功建成了稳定的猕猴桃转基因体系。利用该体系，我们可以去探究一些功能注释并不十分明确的基因，以获得调控成熟衰老的新基因。利用转基因体系，结合新策略和新的分析方法，我们发现了猕猴桃果实后熟软化的新调控因子，近期分别发表在New Phytol和J Adv Res期刊。

在New Phytol期刊发文报道乙烯强响应的MSR基因反馈调控乙烯合成

2021年10月New Phytol刊发了题为“An ethylene-hypersensitive methionine sulfoxide reductase regulated by NAC transcription factors increases methionine pool size and ethylene production during kiwifruit ripening”研究论文（232: 237-251），报道了猕猴桃调控果实乙烯合成的MSR基因。

该研究结果建立在成熟的猕猴桃转基因体系的基础上，采用了与前期/同类研究完全不同的策略，利用已获得的转录组组学数据，采取了“盲选”基因的策略（不关注基因功能注释，仅关注基因对乙烯处理的响应情况），发现了具有一定基础表达量且对乙烯强响应的AdMsrB1基因。生化实验表明，AdMsrB1重组蛋白可以将结合态蛋氨酸催化为游离态蛋氨酸，推测其既响应乙烯又反馈自催化乙烯合成。通过转基因体系，发现35S::AdMsrB1过量表达猕猴桃植株中乙烯合成的两类关键前体（Met和ACC）含量升高，且乙烯释放量提高。该研究表明Msr快速且强烈响应外源乙烯处理，并直接作用于猕猴桃果实内源乙烯合成，揭示了猕猴桃果实乙烯自催化的重要通路。

在J Adv Res期刊发文报道了猕猴桃调控果实果胶降解的新基因

虽然转基因体系可以验证一些功能未知基因，但大量的差异基因也使得工作进展缓慢。因此，在同期研究中，我们也开展了分析方法的创新，以期提供基因预测的准确率。

2021年12月5日，J Adv Res期刊在线发表了题为“Consensus Co-expression Network Analysis Identifies AdZAT5 Regulating Pectin Degradation in Ripening Kiwifruit”研究论文（Doi：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.019）。该论文主要创新了分析方法，在近年来新兴的一致性共表达网络分析(Consensus Co-expression Network Analysis, CCNA) 方法的基础上，利用R语言，通过命令行的编写/替换，使得CCNA方法可以整合分析转录组和果实生理表型，降低了分析过程中的噪音影响，提升了功能基因预测的准确性。研究以果胶降解为范例，预测了一个锌指蛋白转录因子AdZAT5 可通过正向调控果胶代谢过程中的关键酶——果胶裂解酶(pectate lyase, AdPL5)和β-半乳糖苷酶(β-galactosidase, Adβ-Gal5)促进猕猴桃果实软化。该预测结果通过双荧光素酶系统、电泳迁移率实验(Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA)、猕猴桃果实瞬时过表达体系进行了实验验证。

论文1（New Phytol）的第一作者为傅蓓凌（博士研究生，2021年度获得CSC联合培养资助），论文2（J Adv Res）的第一作者为张秋云（博士研究生），通讯作者为殷学仁教授。上述研究分别得到了国家重点研发项目（2018YFD1000200）、国家自然科学基金（32072635）、浙江省重点研发项目（2021C02015）、浙江省自然科学基金（LY20C150006）、霍英东基金（161028）、博后基金（2020107）等项目资助。

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