果實(shí)是重要的食物來源，因其自身特性，采后果實(shí)多易腐爛，且易受各種環(huán)境如光溫濕、激素、病原菌、機(jī)械傷等的影響，有較高的損耗。乙烯被認(rèn)為是最重要的果實(shí)成熟衰老相關(guān)激素，外源乙烯（或乙烯利）處理對(duì)獼猴桃果實(shí)后熟軟化具有明顯加速效應(yīng)。課題組前期利用轉(zhuǎn)錄組和小RNA組測(cè)序，獲得了一些乙烯響應(yīng)的序列，其中Dof3轉(zhuǎn)錄因子可以被乙烯誘導(dǎo)，繼而誘導(dǎo)淀粉降解及果實(shí)軟化啟動(dòng)；miR164-NAC通路也可以被乙烯影響，加速果實(shí)中后期軟化及芳香物質(zhì)釋放。多年生果樹基因功能的同源驗(yàn)證始終是果樹研究領(lǐng)域的瓶頸問題，近年來，浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院殷學(xué)仁教授課題組致力于構(gòu)建并成功建成了穩(wěn)定的獼猴桃轉(zhuǎn)基因體系，通過該體系可探究一些功能注釋并不十分明確的基因，以獲得調(diào)控成熟衰老的新基因。結(jié)合該轉(zhuǎn)基因體系和及其它新策略，課題組發(fā)現(xiàn)了獼猴桃果實(shí)后熟軟化的新調(diào)控因子，近期分別發(fā)表在New Phytol和J Adv Res期刊。

 

　　2021年10月New Phytol刊發(fā)了題為“An ethylene-hypersensitive methionine sulfoxide reductase regulated by NAC transcription factors increases methionine pool size and ethylene production during kiwifruit ripening”研究論文（232: 237-251），報(bào)道了獼猴桃調(diào)控果實(shí)乙烯合成的MSR基因。

 

　　該研究結(jié)果建立在成熟的獼猴桃轉(zhuǎn)基因體系的基礎(chǔ)上，采用了與前期/同類研究完全不同的策略，利用已獲得的轉(zhuǎn)錄組組學(xué)數(shù)據(jù)，采取了“盲選”基因的策略（不關(guān)注基因功能注釋，僅關(guān)注基因?qū)σ蚁┨幚淼捻憫?yīng)情況），發(fā)現(xiàn)了具有一定基礎(chǔ)表達(dá)量且對(duì)乙烯強(qiáng)響應(yīng)的AdMsrB1基因。生化實(shí)驗(yàn)表明，AdMsrB1重組蛋白可以將結(jié)合態(tài)蛋氨酸催化為游離態(tài)蛋氨酸，推測(cè)其既響應(yīng)乙烯又反饋?zhàn)源呋蚁┖铣?。通過轉(zhuǎn)基因體系，發(fā)現(xiàn)35S::AdMsrB1過量表達(dá)獼猴桃植株中乙烯合成的兩類關(guān)鍵前體（Met和ACC）含量升高，且乙烯釋放量提高。該研究表明Msr快速且強(qiáng)烈響應(yīng)外源乙烯處理，并直接作用于獼猴桃果實(shí)內(nèi)源乙烯合成，揭示了獼猴桃果實(shí)乙烯自催化的重要通路。

 

　　雖然轉(zhuǎn)基因體系可以驗(yàn)證一些功能未知基因，但大量的差異基因也使得工作進(jìn)展緩慢。因此，在同期研究中，我們也開展了分析方法的創(chuàng)新，以期提供基因預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。

 

　　2021年12月5日，J Adv Res期刊在線發(fā)表了題為“Consensus Co-expression Network Analysis Identifies AdZAT5 Regulating Pectin Degradation in Ripening Kiwifruit”研究論文（Doi：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.019）。該論文主要?jiǎng)?chuàng)新了分析方法，在近年來新興的一致性共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（Consensus Co-expression Network Analysis, CCNA） 方法的基礎(chǔ)上，利用R語言，通過命令行的編寫/替換，使得CCNA方法可以整合分析轉(zhuǎn)錄組和果實(shí)生理表型，降低了分析過程中的噪音影響，提升了功能基因預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。研究以果膠降解為范例，預(yù)測(cè)了一個(gè)鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子AdZAT5 可通過正向調(diào)控果膠代謝過程中的關(guān)鍵酶——果膠裂解酶（pectate lyase, AdPL5）和β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, Adβ-Gal5）促進(jìn)獼猴桃果實(shí)軟化。該預(yù)測(cè)結(jié)果通過雙熒光素酶系統(tǒng)、電泳遷移率實(shí)驗(yàn)（Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA）、獼猴桃果實(shí)瞬時(shí)過表達(dá)體系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

 

　　論文1（New Phytol）的第一作者為傅蓓凌（博士研究生，2021年度獲得CSC聯(lián)合培養(yǎng)資助），論文2（J Adv Res）的第一作者為張秋云（博士研究生），通訊作者為殷學(xué)仁教授。上述研究分別得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2018YFD1000200）、國家自然科學(xué)基金（32072635）、浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2021C02015）、浙江省自然科學(xué)基金（LY20C150006）、霍英東基金（161028）、博后基金（2020107）等項(xiàng)目資助。