桃是我国重要的经济果树，种植面积和产量均为世界首位。桃果实成熟期较集中，且不耐贮运，调控熟期是延长桃鲜果供应期的有效手段。桃作为典型的呼吸跃变型果实，植物激素乙烯在桃果实成熟过程中发挥着至关重要的调控作用。因此，解析桃果实乙烯合成的调控机制对于理解桃果实成熟调控的分子机理具有重要的理论意义，而且对于桃果实成熟期的改良也具有现实的应用价值。
该研究团队通过比较分析桃果实发育过程的转录组数据，鉴定到一个在成熟期高表达的WRKY转录因子PpWRKY14。候选基因关联分析表明PpWRKY14和成熟期显著关联。为了验证该基因的功能，首先在番茄中异源稳定过表达PpWRKY14基因，发现其显著促进番茄果实成熟。在桃果实中瞬时过表达PpWRKY14基因，乙烯合成量增加；而在桃果实中瞬时沉默PpWRKY14基因，乙烯合成量降低，表明该转录因子在桃果实乙烯合成中发挥正向调控作用。研究发现PpWRKY14可直接转录激活乙烯合成关键基因PpACS1和PpACO1的表达，促进乙烯的生物合成。进一步研究发现调控桃果实成熟的关键转录因子PpNAC1与PpWRKY14存在直接的相互作用并转录激活PpWRKY14的表达。此外，研究还发现乙烯信号途径核心转录因子PpEIL2和PpEIL3抑制PpNAC1的转录，但PpEIL2和PpEIL3基因在桃果实发育早期高表达，在成熟阶段表达量显著降低，导致PpNAC1表达的去抑制，释放了PpNAC1的转录活性，PpNAC1激活PpWRKY14的表达，进一步促进并放大乙烯的合成（图1）。该研究成果为跃变型果实乙烯合成调控提供了新见解，也为桃果实成熟期改良提供了新靶点。
图1. PpEIL2/3-PpNAC1-PpWRKY14分子模块调控乙烯合成的分子机制
中国科学院武汉植物园博士研究生刘玉頔为该论文的第一作者，中国科学院武汉植物园韩月彭研究员和张若西副研究员为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、政府间国际科技创新合作项目、国家桃产业技术体系和湖北洪山实验室的资助。
文章引用：
Liu, Y., Xiao, W., Liao, L., Zheng, B., Cao, Y., Zhao, Y., Zhang, R.X., and Han, Y. (2024). A PpEIL2/3-PpNAC1-PpWRKY14 module regulates fruit ripening by modulating ethylene production in peach. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13761
#JIPB热点论文 | 植物的“金属考验”：毒性与解毒之战——植物与微量金属相互作用的挑战、机制与未来展望#
往期合集：
物种研究合集：
长按二维码
关注JIPB
