Hortic Res | 河南农业大学冯建灿教授团队揭示VvARF19-VvLBD13模块响应生长素调控葡萄果实软化的机制

科技   2024-12-18 11:23   江苏  

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软化是果实成熟过程中的必须过程。葡萄Vitis vinifera L.)果实柔软多汁、质地偏软,转色前后快速软化,是造成果实质地偏软的关键原因,解析其软化机制对制定采摘、运输和贮藏技术措施,减少颗粒脱落和腐烂,促进产业的科学发展具有重要的意义。


2024年12月,Horticulture Research上线了(Advance Access)河南农业大学园艺学院冯建灿教授团队题为VvARF19 represses VvLBD13-mediated cell wall degradation to delay softening of grape berries的研究论文,揭示了‘VvARF19-VvLBD13’模块响应生长素调控葡萄果实软化分子机制。


研究发现转色前葡萄果实中生长素含量快速降低,外源NAA处理转色前葡萄延缓了果实的软化。进一步利用转录组的共表达差异基因与果实硬度等进行加权基因共表达网络(WGCNA)分析,结果显示VvARF19和VvLBD13是葡萄响应生长素信号调控果实软化的关键基因。


图1 生长素在葡萄果实软化中起着重要作用


利用番茄稳定遗传转化和葡萄果实瞬时表达及酵母单杂交、双荧光素酶和EMSA等实验,证实VvARF19可以结合VvLBD13启动子,并负调控其表达,抑制半纤维素的降解,延缓葡萄果实的软化;VvLBD13通过结合VvXTH10VvEXPLA1基因的启动子正调控其表达,加速半纤维素的降解,促进果实软化。

图2 VvARF19抑制VvLBD13的转录负调控果实软化

该研究发现葡萄果实软化过程中,生长素含量在果实软化前快速下降,迅速下调了VvARF19的表达量,降低了其对VvLBD13表达的抑制作用,结果是VvLBD13表达量快速升高;VvLBD13进而通过靶向VvXTH10VvEXPLA1启动子,提升细胞壁修饰基因表达量,加速半纤维素的降解,实现了葡萄果实快速软化,该机制的解析为葡萄果实软化机制提供了新的理论基础。

图3 Vv-ARF19-VvLBD13响应生长素调控葡萄果实软化的模式

河南农业大学博士研究生李猛为该论文的第一作者,冯建灿教授和叶霞教授为该论文的通讯作者,郑先波谭彬李继东李志谦何畅等老师参与了本项研究。该研究得到了河南省外籍科学家工作室(242102521011),河南省国际合作项目(242102521011),国家自然科学基金(32002017)等项目的资助。
研究团队介绍:
河南农业大学园艺学院桃生物学与种质创新团队:团队负责人为冯建灿教授,河南省园艺植物生物学国际联合实验室主任,中国园艺学会理事,任《果树学报》、《经济林研究》等编委会委员。团队主要围绕桃和葡萄种质资源创制、新品种培育和省力化栽培方向开展科学研究。研究成果获得河南省科技进步一等奖,在Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Horticulture Research 等杂志发表学术论文200多篇,主持培育林木新品种17个,出版专著9部,制定国家行业标准2项,河南省地方标准5项。
文章链接:
https://doi.org/10.1093/hr/uhae322‍


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About Horticulture Research

《园艺研究(英文)》Horticulture Research)是由南京农业大学主办的学术期刊,主要刊载园艺作物的基础和理论研究,包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学,环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子:7.6,位于园艺一区(第2/38名),植物科学一区(第13/265名),遗传学一区(第14/191名)。2023年中科院期刊分区:位于园艺小类一区,植物科学小类一区,遗传学小类一区,农林科学大类一区(Top期刊)。入选中国科技期刊卓越行动计划二期英文领军期刊。

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特邀作者:李猛
编辑排版:王平、许怡瑶(实习)
审核:尹欢、孔敏

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《园艺研究》(Horticulture Research)是南京农业大学主办的英文学术期刊,采用开放获取形式,专注刊载和园艺作物有关,能引起广泛的国际和学科兴趣的基础和理论研究。
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