近日，Scientia Horticulturae在线发表了江苏省中国科学院植物研究所和南京林业大学特色小浆果团队题为Two
endo-1,4-β-glucanase gene family members from blackberry reveals divergent
regulation during fruit ripening的研究论文。
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论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113256
作为新兴的特色小浆果类果树，黑莓果实富含多种营养成分而具有强抗氧化作用和保健功能。然而，黑莓成熟果实柔软多汁，夏季采后易腐烂变质，保鲜期极短。果实硬度和采后软化与果实保鲜密切相关。因此，研究黑莓果实硬度的调控机制对其采后保鲜及鲜食市场拓展具有重要意义。研究表明，细胞壁的成分及其含量与硬度有直接关系。本研究旨在揭示纤维素酶基因（EG）通过对黑莓果实细胞壁成分的调控进而影响果实软化的机制，以期为创新采后贮藏保鲜技术和培育耐贮藏的黑莓新品种提供参考依据。在黑莓果实采后贮藏期间，RuEG1和RuEG2基因分别在第21天和第7天表达量最高。构建了黑莓RuEG1和RuEG2基因的过表达载体并转化至番茄中，qRT-PCR分析发现RuEG1基因在黄果期番茄果实中的相对表达水平显著高于其他时期番茄，而RuEG2的表达量在破色期番茄中显著高于其他时期（图1c、d、e、f、g、h）。结合转基因番茄纤维素酶（Cx）活性和纤维素含量的变化，得出RuEG基因显著提高Cx活性，降低纤维素含量。转基因番茄果实硬度随着发育进程而不断降低（图2），从破色期开始，RuEG2转基因果实在所有测定果实中硬度最低。贮藏期间第7天，RuEGs转基因果实硬度低于对照，随后无显著性差异。图2 转基因番茄果实在不同发育时期和贮藏期间的硬度变化3. 转基因番茄果实中细胞壁成分和细胞壁降解酶的变化 转基因番茄果实的纤维素酶和果胶酶活性随果实生长和发育的进程逐渐增强，纤维素、半纤维素和果胶含量随果实生长和发育的进程逐渐降低，且显著低于对照番茄（图3），说明RuEG1和RuEG2基因的过量表达促进了果实中细胞壁降解酶活性的增强和细胞壁成分的降解。图3 转基因番茄果实中细胞壁成分和细胞壁降解酶的变化与对照组相比，RuEG1转基因番茄植株中SlXTH3、SlCel2、CPA、AR和G6P-1-E基因表达上调；RuEG2转基因番茄植株中SlXTH3、SlCel2、SlCel8、α-Glu、GADPH和G6P-1-E基因的表达上调，表明来源于转录组分析和荧光定量PCR结果的基因表达数据存在类似的趋势，说明差异基因的表达是可靠的（图4）。图4 RuEG1/CK组和RuEG2/CK组DEGs的转录组学和qRT-PCR基因表达RuEG1和RuEG2基因在调节果实纤维素、半纤维素和果胶含量方面有重要作用。过量表达黑莓的RuEG1和RuEG2，发现其分别在番茄的黄果期和转色期发挥作用，且均促进了PME和Cx的活性。这可能是由于细胞壁降解酶SlXTH3、Slcel2和Slcel8基因以及代谢途径中关键基因的表达起了重要作用，从而加速细胞壁成分的降解并促进果实的软化，导致RuEG1和RuEG2在果实不同成熟阶段中的功能不同。江苏省中国科学院植物研究所吴文龙研究员和南京林业大学李维林教授为该论文的共同通讯作者，助理研究员刘洪霞为该论文第一作者。该项目得到江苏省科技厅现代农业重点研发项目（BE2020344）和江苏省种业振兴揭榜挂帅项目[JBGS(2021)021]的资助。共同通讯作者：吴文龙，男，研究员，研究方向为黑莓蓝莓小浆果种质资源引进、栽培育种及加工利用研究等，先后承担国家、省市各类科研、开发与推广项目50余项。获得省农业技术推广二等奖1项、梁希林业科技进步奖二等奖2项，省科技进步三等奖2项，市科技进步三等奖1项，出版小浆果相关著作3部，发表研究论文100余篇，申请发明专利近20项，获授权专利10项，制定省地方标准5个，在特色小浆果良种选育、高效栽培方面在省内处于领先地位。共同通讯作者：李维林，南京林业大学教授，博士生导师。南京林业大学副校长，中国经济林协会副理事长，江苏省现代农业特色果树产业技术体系首席专家和蓝莓黑莓创新团队岗位专家，江苏省浆果育种协作攻关组首席专家，江苏省农学会副理事长。研究方向主要为经济林小浆果种质资源引种收集评价、小浆果重要性状遗传与调控、小浆果种质创制及育种利用、小浆果功能产品研发与采后保鲜等。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中国科学院重大项目等80余项，发表论文400余篇，获授权发明专利31件，获林木新品种权11项，获审定新品种13个，获国家教学成果一等奖1项，教育部科技进步奖1项、梁希林业科技进步奖3项、省农业技术推广奖1项。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：4.342。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）。
