粉蕉是我国重要的特色香蕉，风味独特，深受消费者喜爱。粉蕉具有典型的呼吸跃变特性，其采收成熟度高，采后成熟极快。果实成熟是一个由植物激素和转录调控等共同介导的复杂过程，乙烯在呼吸跃变型果实成熟中起着重要作用。除了乙烯，越来越多的研究也发现生长素在果实成熟中也发挥重要作用，且和乙烯之间存在交互，共同参与果实成熟调控，但具体的互作调控机制尚不明晰。深入研究粉蕉果实采后激素信号交互调控果实成熟的分子机制，为探索绿色安全的采后贮藏保鲜新技术对于粉蕉产业的健康发展至关重要。
近日，园艺学院采后生物学团队在植物学经典期刊Plant Physiology（中科院一区Top期刊，IF5: 7.7）在线发表了题为“The regulatory MaIAA1-like-MaERF003 module modulates the ripening of ‘Fenjiao’ bananas”的研究论文。该研究揭示了一个MaIAA1-like-MaERF003调控模块，介导生长素-乙烯信号交互调控“粉蕉”果实成熟。该研究为粉蕉果实贮藏保鲜提供了新的理论依据。
团队前期的研究发现，1-甲基环丙烯（1-MCP）能够有效延缓粉蕉果实成熟，但是不适当的1-MCP处理会导致果实滞绿的青皮熟现象。转录组分析发现乙烯信号和生长素信号都极显著的受到1-MCP影响。在本研究中，研究团队发现乙烯和生长素均能促进成熟及生长素和乙烯信号关键调控因子MaIAA1-like和MaERF003的表达；而1-MCP处理则抑制成熟及这两个基因的表达。MaIAA1-like和MaERF003可激活与叶绿素降解（MaNOL、MaPPH、MaSGR1）、淀粉降解（MaBAM3、MaBAM6、MaBAM7、MaPWD1、MaAMY3）以及细胞壁降解（MaPL8、MaSUR14）相关基因的表达。瞬时过表达MaIAA1-like和MaERF003，可通过加速果实软化与褪绿，并诱导叶绿素、淀粉及细胞壁降解相关基因的表达，从而促进成熟；而瞬时沉默这两个基因则延缓果实软化与褪绿。
图1 MaIAA1-like超表达影响粉蕉果实成熟
在番茄（Solanum lycopersicum）中异位过表达MaIAA1-like和MaERF003同样可加速果实成熟。MaIAA1-like还能通过直接结合MaERF003启动子调控其转录。此外，外源IAA处理可缓解1-MCP对‘粉蕉’成熟的抑制作用，从而减轻因1-MCP使用不当导致的成熟障碍。本研究报道了一个新的MaIAA1-like-MaERF003调控模块，介导生长素-乙烯信号交叉互作，调控‘粉蕉’果实成熟。研究结果进一步加深了我们对植物激素交互调控果实成熟的理解。
图2 外源IAA处理促进果实成熟及减轻1-MCP对果实成熟的抑制
图3 乙烯和生长素交互调控粉蕉果实成熟模式图
园艺学院毕业硕士研究生陈航聪、博士后宋遵阳（现山东农业大学食品科学与工程学院副教授）和硕士研究生赵妤婕为该论文共同第一作者，朱孝扬副研究员为通讯作者，毕业硕士研究生王丽华、园艺学院教授李雪萍和陈维信参与了该研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家香蕉产业技术体系、国家自然科学基金和广东省农业产业技术体系的资助。
相关论文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaf595/8327008
文图/园艺学院
