近日，華中農業(yè)大學園藝林學學院、果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室和湖北洪山實驗室程運江教授課題組在The Plant Journal發(fā)表了題為“Transcription factor CitMYB16 positively regulates cutin and wax biosynthesis in citrus by directly activating CitDCR and CitKCS2”的研究論文。該研究系統(tǒng)解析了CitMYB16在柑橘果實角質層形成中的關鍵作用，揭示其通過激活CitDCR和CitKCS2，調控角質與蠟質合成的分子機制。該研究不僅拓展了果實角質層形成的調控網絡，也為提升柑橘果實抗逆性和貯藏保鮮性能提供了理論依據。

 

　　角質層是植物抵御外界生物和非生物脅迫的重要屏障，主要由角質和蠟質組成，在降低果實失水、減少果實裂果和抵御病原侵染等方面發(fā)揮著至關重要的作用。然而，受限于角質層分離體系的復雜性以及缺乏理想研究材料，柑橘果實角質層的形成機制及其調控網絡仍不清晰。

 

　　為尋找適合研究柑橘角質層形成的材料，本研究比較了9個柑橘品種果實的角質與蠟質組分，發(fā)現(xiàn)枳（Citrus trifoliata, ZK）及其雜交種枳橙和枳柚的角質和蠟質含量均顯著高于紅橘（Citrus reticulata, HJ）和溫州蜜柑（Citrus unshiu Marc; WZMG）等寬皮柑橘類。枳果實的角質和蠟質含量分別是紅橘的15.54倍和10.48倍，其中高含量的9/10,16雙羥基十六烷酸可能是導致枳角質含量遠高于紅橘的關鍵代謝物。

 

　　為深入解析角質單體9/10,16雙羥基十六烷酸在枳中高度積累的分子機制，團隊結合加權基因共表達網絡分析（WGCNA）和相關性分析，鑒定出與角質層形成密切相關的關鍵轉錄因子CitMYB16，其在枳果實中的表達水平顯著高于紅橘。通過柑橘果實的瞬時過表達、病毒誘導的基因沉默（VIGS）以及穩(wěn)定轉化番茄，發(fā)現(xiàn)CitMYB16不僅促進角質積累，同時也促進蠟質合成，具備雙重調控能力。

 

　　隨后，通過雙熒光素酶報告實驗初步篩選出5個可能受CitMYB16調控的下游靶基因（CitCER1-3、CitCER2、CitKCS2、CitGPAT6和CitDCR）；酵母單雜交實驗表明，CitMYB16僅與CitDCR和CitKCS2的啟動子存在相互作用。對靶基因啟動子中預測的MYB結合位點進行定點突變，結合電泳遷移率分析（EMSA）和染色質免疫沉淀（ChIP-qPCR）等實驗證實，CitMYB16可直接結合并激活CitDCR和CitKCS2的啟動子，從而正向調控其表達。

 

　　進一步通過柑橘果實的瞬時過表達、VIGS以及穩(wěn)定轉化番茄，證實CitDCR參與角質單體9/10,16雙羥基十六烷酸的合成，調控角質積累；在擬南芥中異源過表達CitKCS2促進葉片蠟質積累，尤其是烷烴類蠟質含量顯著升高。

 

　　該研究系統(tǒng)驗證了CitMYB16、CitDCR和CitKCS2在柑橘果實角質層形成中的重要功能，揭示了轉錄因子CitMYB16通過直接激活CitDCR和CitKCS2的表達，協(xié)同調控角質與蠟質合成的作用機制。該研究不僅深化了對果實角質層形成及其轉錄調控網絡的理解，也為提升柑橘果實抗逆性與貯藏保鮮性能提供了重要的理論支撐與關鍵基因資源。

 

　　華中農業(yè)大學園藝林學學院、果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室博士后朱智鋒為論文第一作者，程運江教授為通訊作者。在讀博士生盧麗麗、李瑞雪及已畢業(yè)的博士生楊宏賓等共同參與了本項研究。朱峰教授和德國馬克斯·普朗克分子植物生理所Alisdair Fernie教授為本研究提供了重要指導。該研究依托華中農業(yè)大學果蔬園藝作物種質創(chuàng)新與利用全國重點實驗室平臺，得到了國家自然科學基金國際（地區(qū)）合作與交流項目、國家現(xiàn)代農業(yè)柑橘產業(yè)技術體系、湖北省重點研發(fā)計劃以及湖北省洪山實驗室基金等項目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/tpj.70324