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武漢植物園科研人員解析桃果實成熟的早晚及其對風味影響的原因
桃是我國重要栽培果樹，栽培面積和總產(chǎn)量均約占世界總量的一半。桃屬于呼吸躍變型果實，成熟后迅速軟化，極不耐貯運，需要通過調(diào)控熟期以延長鮮果供應期。已有研究表明，桃果實成熟期是受主效 qMD4.1 位點控制的數(shù)量形狀，且成熟期長短與決定果實風味的糖酸含量存在顯著相關性，但相關機理不清。
武漢植物園果樹分子育種研究團隊采用遺傳學研究方法，明確了桃果實成熟期主效 qMD4.1 位點包含兩個候選基因PpNAC1 和 PpNAC5 。生理生化實驗進一步表明，這兩個NAC轉(zhuǎn)錄因子不僅能夠激活乙烯合成和細胞壁降解相關基因的轉(zhuǎn)錄促進果實的成熟，而且能誘導細胞伸長相關基因的表達促進果實的膨大，最終實現(xiàn)對果實成熟期的調(diào)控作用。除此之外，PpNAC1 和 PpNAC5 還可誘導糖轉(zhuǎn)運體基因和有機酸降解相關基因的表達，從而參與桃果實糖酸含量的調(diào)控(圖1)，闡明了桃果實成熟期影響果實風味品質(zhì)的遺傳機制(圖2)。有趣的是，被子植物中都包含 NAC1 和 NAC5 的直系同源基因，并且它們在雙子葉植物中都是相鄰排列在同一條染色體上，而在單子葉植物中一般位于兩條不同染色體上;但裸子植物中不存在 NAC1 和 NAC5 的直系同源基因。鑒于被子植物有果實而裸子植物不形成果實這一事實，推測 NAC1和 NAC5 在果實發(fā)育中扮演著重要角色。上述研究結(jié)果為桃果實成熟期以及早熟桃風味品質(zhì)的遺傳改良提供了理論與技術(shù)支撐。
相關研究結(jié)果以 Two adjacent NAC transcription factors regulate fruit maturitydate and flavor in peach 為題發(fā)表在 New Phytologist 期刊。武漢植物園果樹分子育種研究團隊助理研究員張若西和博士研究生劉玉頔為論文的共同第一作者，武漢植物園韓月彭研究員和廖燎副研究員以及安徽農(nóng)科院的周暉副研究員為該論文的通訊作者。該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA24030404)、國家自然科學基金(32102363和 32272687)、國家桃產(chǎn)業(yè)體系(CARS-30)、湖北洪山實驗室(2021hszd017)和湖北省科技創(chuàng)新人才及服務專項項目(2022EHB045)的資助。
圖1 PpNAC1和 PpNAC5 調(diào)控桃果實膨大、成熟和糖酸品質(zhì)
圖2 PpNAC1 和 PpNAC5 協(xié)同調(diào)控桃果實成熟和風味品質(zhì)的分子機制模型
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