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JIPB | 北京市农林科学院许勇团队揭示CmNAC-NOR自然变异位点延长甜瓜果实货架期的分子机制
日期:2022-05-24 作者:未知 来源:北京市农林科学院 点击:
 

    果实成熟类型分为呼吸跃变型果实和非呼吸跃变型果实(Chen et al., 2020)。甜瓜(Cucumis melo L.)作为世界十大水果之一,同时存在呼吸跃变和非呼吸跃变两种成熟类型,是果实成熟调控机制研究的理想模型(Garcia-Mas et al., 2012)。呼吸跃变型薄皮甜瓜香气足,风味好,但货架期短,不耐储运。因此,解析呼吸跃变甜瓜果实成熟分子机理,将为培育耐储运甜瓜新品种提供技术指导。前人研究结果表明,NAC转录因子CmNAC-NOR位于呼吸跃变成熟相关的QTL区域内,是影响甜瓜呼吸跃变成熟类型的重要候选基因 (Rios et al., 2017),但是其调控果实成熟的分子机制仍不清楚。
    JIPB近日在线发表了北京市农林科学院蔬菜研究所许勇团队题为“Natural variation in the NAC transcription factor NONRIPENING contributes to melon fruit ripening”的研究论文(
https://doi.org/10.1111/jipb.13278),揭示了甜瓜中NAC转录因子CmNAC-NOR介导乙烯合成等途径调控果实成熟的分子机制。研究人员通过CRISPR-cas9体系成功获得cmnac-nor突变体,该突变体果实不能正常成熟,表现出不能正常转色,糖度低,果肉硬等表型(图1)。将该突变体与野生型(BYJH)杂交,获得的杂交F1代果实表现出成熟推迟5-8天的表型。通过外源喷施乙烯利,可以加快果实成熟进程,且果实品质与野生型一致。这为培育优质耐储运的甜瓜品种提供了新的技术方案。  

    

图1  CmNAC-NOR敲除突变体果实不能正常成熟

    结合转录组数据,该研究进一步发现CmNAC-NOR直接激活乙烯、ABA、类胡萝卜素合成基因表达,促进甜瓜果实成熟及瓤色形成。同时,CmNAC-NOR介导‘CmNAC-NOR-CmNAC73-CmCWINV2’模块调控甜瓜果实含糖量。通过双萤光素酶检测实验及回补番茄cr-nor突变体实验发现,位于CmNAC-NOR转录激活区域的自然变异位点显著提高了CmNAC-NOR对靶基因的转录激活作用,进而促进果实成熟(图2)。该研究结果为NAC转录因子调控呼吸跃变型及非呼吸跃变果实成熟分子机制提供了线索。

图2. CmNAC-NOR自然变异位点调控呼吸跃变甜瓜及非呼吸跃变甜瓜果实成熟模式图

    北京市农林科学院蔬菜研究所王晋芳博士,田守蔚博士和于泳涛博士为论文的第一作者,许勇研究员为通讯作者。该研究得到了北京市农林科学院科技创新计划以及国家自然科学基金等项目的资助。

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