防控冷害一直是水果保鲜领域中的关键技术挑战，尤其是了解冷害的发生及其调控机制是采后生物学的一个重要科学问题。作为热带和亚热带地区的重要产物，香蕉是全球产量及贸易量最大的水果之一，但由于其对低温极其敏感，因此极易遭受冷害。冷害的典型症状包括果皮出现褐变、果肉变得坚硬，严重时甚至会导致果实无法正常成熟，从而丧失商业价值，并造成重大经济损失。MicroRNA（miRNA）是一类长度在20至24个核苷酸之间的小分子非编码单链RNA，它们在植物生长发育以及应对环境压力中起着至关重要的作用，通过调节转录后的基因沉默来实现这一功能。值得注意的是，去年有两位美国科学家因首次揭示miRNA的存在及其在转录后基因调控中的作用而荣获诺贝尔生理学或医学奖。
中国科学院华南植物园果蔬保鲜技术研发与利用团队专注于果蔬保鲜技术的研发与应用，在之前的研究中发现，低温条件下miR528通过调控多酚氧化酶PPO的表达导致采后香蕉果皮活性氧失衡和褐变现象加剧，而过表达miR528可以延缓这种冷害情况的发生。进一步研究显示，大多数MaSPL基因家族成员在受到冷胁迫时被抑制，其中一些成员能够激活MIR528的表达。同时，他们也发现了miR156c-MaSPL4在香蕉响应冷胁迫中的角色，并通过一系列实验确定了几个与冷胁迫相关的MaSPL4靶基因。基于上述发现，研究人员提出了一个关于香蕉如何响应冷胁迫的新工作模型：在低温环境下，香蕉果皮中的miR156c水平显著上升，这导致其靶基因MaSPL4下调，进而减少了miR528的积累，使得MaPPO上调并引起活性氧累积。此外，MaSPL4还可能影响果皮结构稳定性，通过干扰长链脂肪酸和角质层的合成，最终导致香蕉果皮表现出冷害特征。这项研究不仅揭示了一条不同于传统的CBF/DREB1信号通路的新型冷应激途径，而且为开发抗寒香蕉品种提供了新的分子靶标。相关研究结果已近期发表在园艺学高水平期刊Molecular Horticulture（《分子园艺》）上。华南植物园孔祥锦博士为论文第一作者，朱虹副研究员和屈红霞研究员为共同通讯作者。蒋跃明研究员、段学武研究员、云泽副研究员、单幼霞博士和硕士生彭宽等参与相关研究。同时，英国东安格利亚大学Tamas Dalmay教授参与合作研究。该项研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中国科学院国际访问学者等项目的资助。![]()
图1. 瞬时过表达miR528延缓香蕉果皮冷害发生
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图2. 香蕉冷胁迫响应中miR156c-MaSPL4模块的功能验证
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图3. 参与香蕉冷胁迫响应的miR156c-SPL4-miR528-PPO级联工作模型
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