研究背景
香气是柑橘果实重要的品质指标，有效调控柑橘采后果实的芳香品质对于食用性和商品性均具有重要意义。萜烯类芳香物质瓦伦烯是甜橙采后果实的特征香气，由瓦伦烯合成酶CsTPS1催化生成。课题组前期研究发现，CitAP2.10基因表达在果实发育阶段与CsTPS1表达以及瓦伦烯的含量变化正相关；乙烯处理诱导果实CitAP2.10、CsTPS1的表达和瓦伦烯合成；CitAP2.10能够通过激活CsTPS1启动子，实现对瓦伦烯合成的正向调控。基于此，本研究进一步探索CitAP2.10和CitMYC（CitbHLH）转录因子对甜橙果实瓦伦烯合成的调控机制。
研究结果
本研究以甜橙‘纽荷尔’为实验材料，筛选获得了参与调控果实特征芳香物质瓦伦烯合成的CitMYC3（bHLH转录因子），分析了其转录调控机制，并探究了CitMYC3与CitAP2.10（AP2/ERF转录因子）之间的作用关系和协同模式。
AtMYC2影响拟南芥倍半萜合成，根据这一报道，本研究分析了CitMYCs对脐橙果实瓦伦烯的调控。利用甜橙基因组，获得了bHLH相关序列，其中3个柑橘MYC基因（属于bHLH转录因子，分别命名为CitMYC1、CitMYC2、CitMYC3）与AtMYC2具有较高同源性，作为参与甜橙果实倍半萜烯合成调控的候选转录因子。
图1 AtMYC2与柑橘bHLH基因的系统进化分析
在三个候选bHLH转录因子中，CitMYC3能够激活CsTPS1启动子活性。
图2 CitMYC1、2、3对CsTPS1启动子的调控效应
对盛花期后60、90、120、150、180和210 DAFB的‘纽荷尔’果实进行CitMYC3和CsTPS1表达分析，发现CitMYC3基因表达水平在60至120 DAFB趋于上升，早于CsTPS1表达的快速增强（120至150 DAFB），而果实瓦伦烯含量在180 DAFB前均在检测限以下，说明CitMYC3可能通过增强CsTPS1的表达，促进瓦伦烯的合成。
图3 果实发育阶段CitMYC3、CsTPS1基因表达及瓦伦烯百分含量变化
为进一步验证CitMYC3与CsTPS1以及瓦伦烯合成的关系，利用外源乙烯对转色期果实进行乙烯处理，通过对采收后0、2、4、8、24、48 h六个时间点样品进行CitMYC3和CsTPS1基因表达分析，与对照组相比，乙烯组CitMYC3在2至8 h即被显著诱导，CsTPS1表达量则在处理后24 h显著上升，明显迟于乙烯对CitMYC3的表达诱导。
图4 乙烯处理对CitMYC3和CsTPS1基因表达的影响
由于CitAP2.10与CitMYC3对CsTPS1启动子分别具有转录激活效应，我们对这两个转录因子的关系进行分析发现，CitMYC3可以激活CitAP2.10启动子，同时也具有自我激活效应，推测CitAP2.10与CitMYC3可能共同参与瓦伦烯合成的转录调控。
图5 CitMYC3对CitAP2.10和CitMYC3启动子的转录效应分析
图6 CitAP2.10与CitMYC3对AtTPS11启动子的转录调控效应分析
本研究在甜橙果实中鉴别了一个新的bHLH转录因子（CitMYC3），能够通过正调控CsTPS1影响甜橙特征芳香物质瓦伦烯的合成。CitMYC3不仅可以转录激活CsTPS1，还可以通过激活自身启动子以及CitAP2.10启动子协同增强CsTPS1的转录活性。此外，CitAP2.10与CitMYC3对AtTPS11启动子也存在激活效应，说明CitAP2.10与CitMYC3调控植物倍半萜芳香物质合成的功能可能在不同植物中具有广泛性与保守性。
图7.CitAP2.10与CitMYC3调控植物倍半萜芳香物质合成模式图
浙江大学陈昆松教授和浙江工商大学郑小林教授为该论文的共同通讯作者，浙江大学已毕业博士沈淑铃（现为浙江工商大学讲师）为该论文第一作者。该项目得到了国家自然科学基金项目（32102041）和111引智项目（B17039）的资助。
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About Scientia Horticulturae
Scientia Horticulturae属农林科学Top期刊，由Elsevier出版社出版，发表果树、蔬菜、观赏植物和食用菌生产等与园艺有关（栽培、育种、生物化学、组织培养、营养学、植物生理学、植物病理学等)的原创论文，综述和短讯等。CiteScore：8.6 ,期刊影响因子：3.9。2023年中科院期刊分区，中科院大类：农林科学2区，Top期刊；中科院小类：园艺2区。JCR分区：Q1 （6/115 Horticulture）。
