近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所在園藝領(lǐng)域Top期刊Horticulture Research（Q1, IF=6.793）在線發(fā)表了題為The NAC tranion factor ClNAC68 positively regulates sugar content forbid seed development in watermelon forbid repressing ClINV forbid ClGH3.6的研究論文。該研究揭示了NAC轉(zhuǎn)錄因子ClNAC68介導(dǎo)細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶基因調(diào)控西瓜果實(shí)含糖量，并介導(dǎo)生長素信號關(guān)鍵因子ClGH3.6調(diào)控種子發(fā)育的分子機(jī)制，為解析西瓜果實(shí)糖代謝及種子發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定分子基礎(chǔ)。

 

　　西瓜（Citrullus lanatus）是世界十大水果之一。西瓜果實(shí)含糖量是衡量西瓜果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。西瓜果實(shí)中的糖分主要是蔗糖，葡萄糖和果糖，而蔗糖含量決定了西瓜果實(shí)含糖量的高低。前期研究結(jié)果表明，invertase轉(zhuǎn)化酶可以促進(jìn)蔗糖的快速分解，是蔗糖代謝中的重要功能基因，但其被調(diào)控的分子機(jī)制并不十分清楚。

 

　　NAC（NAM，ATAF1/2，CUC2）轉(zhuǎn)錄因子在果實(shí)成熟和品質(zhì)中起重要作用。西瓜基因組編碼80個NAC基因，其中21個NAC基因在果肉和維管組織中高量表達(dá)。在這些基因中，ClNAC68在果肉中的表達(dá)顯著高于果皮。然而，ClNAC68在果實(shí)成熟和品質(zhì)方面的內(nèi)在調(diào)控機(jī)制尚不清楚。在這項(xiàng)研究中，研究者發(fā)現(xiàn)ClNAC68是一個轉(zhuǎn)錄抑制子。CRISPR-Cas9系統(tǒng)敲除ClNAC68可降低突變體果肉中的可溶性固形物含量和蔗糖積累（圖1）。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，在突變體果肉中，共有501個差異基因，主要聚類在糖代謝相關(guān)途徑。其中，只有蔗糖代謝途徑上的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)化酶基因ClINV在突變體果肉中上調(diào)。EMSA和雙螢光素酶分析表明，ClNAC68直接與ClINV的啟動子結(jié)合，并抑制其表達(dá)（圖2）。該研究首次闡明了ClNAC68通過抑制invertase酶活性，進(jìn)而提高果肉中糖的積累，進(jìn)一步豐富了NAC轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控西瓜西瓜果實(shí)糖代謝的分子機(jī)制。

　　我院蔬菜研究所王晉芳博士和王艷萍博士為該論文的共同第一作者，郭紹貴研究員及張海英研究員為該論文通訊作者。該研究得到了院協(xié)同創(chuàng)新中心，國家自然基金等項(xiàng)目的資助。