近日，中心齐红岩教授团队在Journal of Integrative Plant Biology在线发表题为"The CmMYB6-CmWRKY13-CmBr module mediates cucurbitacin B accumulation in melon fruit under CPPU treatment"的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.70388)。该研究解析了在20 mg/L CPPU (20CPPU) 处理条件下, 转录因子CmMYB6与CmWRKY13通过转录调控以及蛋白互作, 协同激活苦味调控因子CmBr的表达, 促进甜瓜果实中葫芦素B积累的分子机制, 为明确设施甜瓜苦味的发生提供理论基础。

        薄皮甜瓜是我国东北、华北地区设施栽培的主要园艺作物之一, 因其果实风味香甜, 广受消费者喜爱。然而在设施栽培中, 坐瓜灵等 (CPPU为主要成分) 使用不当或浓度过高, 常会导致果实产生苦味, 严重影响商品价值和消费体验。因此探究CPPU诱导甜瓜果实苦味物质葫芦素B (CuB) 积累的分子机制对改善甜瓜果实品质至关重要。研究团队首先构建了cmwrky13的敲除突变体, 其果实中CuB含量降低了约15%, 在施用20 mg/L CPPU后, 与野生型相比, cmwrky13敲除突变体CuB含量降低了约30%。苦味调控因子CmBt和CmBr以及CuB生物合成基因表达在cmwrky13敲除株系中显著降低 (图1)。分子试验表明, CmWRKY13可以结合CmBr的启动子激活其表达, 还发现CmWRKY13可以与CmBr在蛋白水平上互作协同增强葫芦素B基因的表达。此外, 转录组分析挖掘出转录因子CmMYB6可被20CPPU特异性诱导上调表达, CmMYB6能与CmWRKY13启动子结合并在蛋白水平上发生互作, 从而协同增强对CmBr基因的调控 (图2)。通过构建cmmyb6基因敲除突变体证明, CmMYB6对甜瓜果实中CuB的积累具有正向调控作用。最后通过构建cmmyb6 cmwrky13双敲除突变体证实, CmMYB6-CmWRKY13模块调控CmBr的表达并影响CuB的积累。

        综上, 该研究系统解析了"CmMYB6-CmWRKY13-CmBr"级联调控途径, 阐明了高浓度CPPU诱导甜瓜果实苦味物质葫芦素B积累的分子机制, 为设施甜瓜生产中合理使用CPPU以及减少甜瓜果实苦味产生提供了理论依据 (图1)。

图1 CmMYB6-CmWRKY13-CmBr介导高浓度CPPU诱导甜瓜果实苦味物质葫芦素B积累的分子机制模式图

        齐红岩教授为论文通讯作者，中心毕业博士生罗飞 (现就职于河北农业大学) 与在读博士研究生唐浩雄为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项资金和辽宁振兴人才计划等项目的资助。（现代设施园艺工程技术中心 成丽娜）                                                                  

 

审核：王峰

编辑：王雪