近日，Scientia Horticulturae在线发表了广西大学葡萄遗传育种团队题为Brassinolide and gibberellin promote grape fruit development and quality的研究论文。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113619
研究背景
葡萄（Vitis vinifera L.）是全球栽培最早、分布最广的果树之一。葡萄果实营养丰富，新鲜果实含糖量10 % ~ 30 %，富含多种无机盐和维生素。随着消费者生活水平的提高，鲜食葡萄在外观、色泽、口感等方面出现了新的发展趋势，为了提高葡萄的品质，果农必须使用植物生长调节剂。植物生长调节剂具有提高作物产量、改善果实品质、提高抗逆性和货架期的潜力，生产上常用油菜素内酯( BR )和赤霉素( GAs )来改善果实品质。在果实成熟过程中，植物激素并不是单独起作用的，它们参与了一个错综复杂的互作网络来调控果实的成熟过程。本试验以早熟品种葡萄为研究对象，探究BR和GA3及其配合使用对葡萄果实生长和品质的影响，为EBR和GA3的科学应用提供理论依据。
研究结果
1）EBR和GA3对葡萄果实生理变化的影响
EBR和GA3处理促进了葡萄果实中花色素苷含量的合成和积累，诱导果实着色。并且随着果实的成熟，处理组0.6 mg/L EBR+25 mg/L GA3的总花色苷含量与CK的差异越来越显著，在成熟期可以达到832.85 mg / 100 g，显著高于CK的225.45 mg / 100 g。
图1 EBR和GA3对果实生理变化的影响
( A ) EBR和GA3处理的果实发育阶段。( B )葡萄果实横径，( C )葡萄果实纵径，( D )葡萄果实五粒重，( E )葡萄果实硬度，( F )葡萄果实可溶性固形物含量，( G )葡萄果实花色苷含量。
2）EBR和GA3对花色素苷相关基因表达的影响
EBR和GA3均能促进葡萄果实中花青素相关基因的表达。与对照相比，0.6 mg/L EBR、25 mg/L GA 3和0.6 mg/L EBR+25 mg/L GA3处理均提高了花青素苷相关基因的相对表达量。在T9期，VvPAL、VvCHS、VvF3H、VvUFGT和VvGST4增加，同时VvMYBA1、VvMYB5b、VvMYC和VvWDR1等MBW复合体相关基因的花青苷合成调控因子也有所增加，表明花青素合成受到EBR和GA3调控。
图2 EBR和GA3对花色苷代谢相关基因的表达
( A ) VvC4H，( B ) VvLDOX，( C ) VvPAL，( D ) VvCHS、( E ) VvDFR1、( F ) VvF3H、( G ) VvUFGT和( H ) VvGST4基因表达。
3）BR和GA在果实成熟过程中存在交叉作用，VvGAI可以与VvBZR1相互作用
测定处理果实中BR和GA代谢相关基因的表达。结果表明，EBR促进GA代谢相关基因VvGA20ox1、VvGA20ox3、VvGA20ox5、VvGA20ox6、VvGA20ox7、VvGA3ox1、VvGA3ox2表达，GA抑制基因VvGA2ox2、VvGA2ox5、VvGA2ox7表达，但GA下游负调控因子VvGAI、VvSLR1、VvRGL1受EBR诱导。赤霉素降低了BR生物合成基因VvDWF以及信号通路基因VvSR160和VvBZR1的表达。在EBR+ GA3处理中，BR和GA信号途径基因表达增加，但其生物合成基因表达降低。分离BR信号通路因子VvBZR1和GA信号通路因子DELLA蛋白VvGAI进行酵母双杂交。结果表明，VvGAI可以与VvBZR1相互作用（图4A），VvGAI抑制VvBZR1与GA生物合成基因VvGA20ox 2启动子的结合，这种抑制可以通过EBR和GA3的加入而减轻（图4B）。同时，通过拟南芥原生质体试验表明，VvBZR可以增加拟南芥种AtGA20ox1、AtGA3ox1的表达，但VvGAI可以降低AtGA20ox1、AtGA3ox1的表达，VvBZR可以降低AtGA6ox1和AtGA20ox1的表达，VvGAI1可降低VvBZR1的活性，EBR和GA3在信号通路中相互影响。BR可以调节葡萄果实中GA的生物合成。这说明在果实发育过程中，BR和GA在生物合成和信号转导途径上存在交叉作用，二者可以相互影响，从而改善果实品质。
图3 BR和GA在其代谢和信号通路上相互影响
( A ) GA3代谢基因表达，（B）DELLA 蛋白表达，（C）BR代谢和信号因子表达。
图4 VVvGAI与VvBZR1相互作用
( A )转化Y2H Gold酵母细胞后在SD/-T-L平板上生长的两种蛋白，右边为SD/-T-L-A- H平板上生长的两种蛋白，( B )BZR1结合VvGA20ox2启动子上的顺式作用元件，进行由1600bp-VvGA20ox2激活的双重荧光素酶测定，使用拟南芥原生质体，连同添加EBR和GA3的VvGAI和VvBZR1一起进行转染，( C )EBR和GA3处理后7天分别进行CS和GA3含量测定。
4）结论：
EBR处理显著降低了可滴定酸水平并增加了可溶性固形物，使固酸比升高。EBR显著上调了糖相关基因的表达，下调了酸相关基因的表达。在葡萄果实成熟过程中提高了可溶性糖的含量，降低了有机酸中柠檬酸和苹果酸的含量，改善了葡萄果实的风味。GA3处理显著增加了葡萄果实的五粒重、横径、纵径、果形指数和硬度，改善了果实的外观品质，提高了果实的耐贮藏性，降低了葡萄果实的可滴定酸含量，提高了葡萄果实的固酸比。同时GA3可以显著提高葡萄果实中香气相关基因的表达，以及酯类和萜烯类的比例。BR能促进GA的合成代谢，而GA对BR的生物合成有抑制作用。BR和GA之间存在着交互作用。EBR与GA3的配合使用，综合了2种植物生长调节剂的优点，提高了葡萄果实外在和内在品质，增加了果实大小，改善了鲜果品质，提高了葡萄果实的商业价值。
广西大学葡萄遗传育种团队利用亚热带农业生物资源保护国家重点实验室完成了此项工作，贾海锋教授为论文通讯作者，硕士研究生周云脂为论文第一作者，该项目得到了国家自然科学基金（32460743，32460719）、广西大学农学院科研支持基金（EF101755）、广西大学高层次人才等项目的资助。
团队或作者（第一或者[和]通讯作者）简介
通讯作者：贾海锋，广西大学教授，博士生导师。葡萄与葡萄酒产业国家创新联盟理事，中国农业技术推广协会杨梅产业促进分会理事，江苏省宿迁园艺学会会长。国际期刊Scientia Horticulturae专题副主编、Plants副主编。获得江苏省优秀青年基金，钟山学术新秀，长期从事非呼吸跃变性果实发育成熟的调控机理研究，以第一或通讯作者共发表SCI论文50余篇，中文核心20余篇，总引用超过2000次。
研究方向：果实发育及品质调控，果实采后抗病保鲜，葡萄种质创新与新品种选育等。
