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苹果（Malus × domestica Borkh.）是全球性的经济作物，在我国农业区域经济发展中占有十分重要的地位。挖掘并利用优异基因变异解析苹果果实硬度和成熟期的遗传调控机制，对于选育优良品种和提高果实商品价值具有重要意义。
2024年10月，Horticulture Research上线了（Advance Access）西北农林科技大学赵政阳教授课题组题为Natural variation in MdNAC5 contributes to fruit firmness and ripening divergence in apple的研究论文。
本研究对‘富士’ב粉红女士’群体的294个F1杂交后代进行了全基因组重测序，获得了具有5014个Bin标记且17个连锁群总图距为2213.23 cM（平均图距为0.44 cM）的高质量遗传图谱。将连续3年硬度和成熟期表型与遗传图谱关联分析，定位了近60个与之相关的QTLs，结合转录组数据筛选出果实硬度和成熟期调控基因MdNAC5，该基因编码区第517位碱基存在A-T非同义突变。杂交后代、栽培品种及遗传转化表型表明纯合基因型MdNAC5A和MdNAC5T分别对应果实硬度软/早熟和硬/晚熟。在愈伤组织、苹果果实和番茄果实中过表达MdNAC5A和MdNAC5T，其中MdNAC5A促进乙烯生物合成相关物质合成及基因表达（MdERF3、MdACO1）显著强于MdNAC5T。AlphaFold2蛋白空间结构预测表明MdNAC5A到MdNAC5T的变异使蛋白空间结构发生改变，进一步，空间分子对接、酵母双杂交等试验表明MdNAC5A到MdNAC5T的变异使蛋白活性减弱进而与MdERF3互作能力下降。此外，酵母单杂、凝胶迁移等试验表明MdNAC5A结合MdERF3和MdACO1的启动子能力强于MdNAC5T，本研究阐明了MdNAC5A和MdNAC5T通过乙烯途径差异调控果实硬度和成熟期的分子机制。
图2 MdNAC5自然变异通过乙烯途径差异调控果实硬度和成熟期的工作模型
西北农林科技大学园艺学院在站博士后刘莉为本文的第一作者，赵政阳教授、高华教授和杨亚州副教授为本文通讯作者。该研究得到国家现代农业产业技术体系建设专项、国家自然科学基金、中国博士后科学基金和西北农林科技大学渭南试验示范站项目的资助。
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