凯特芒果实成熟的分子机理研究方面获进展

芒果是世界最受欢迎的热带水果之一。由于芒果果实成熟后期乙烯含量显著累积，长期以来芒果一直被认为是典型的跃变型果实。然而，研究人员在调查芒果成熟过程的生理变化时，发现芒果成熟期经历的时间差异很大，早熟和晚熟现象很明显，且果实内源激素乙烯在不同品种中（尤其是早熟和晚熟品种）差异明显，特别是在一些晚熟品种中乙烯的含量很低。这些乙烯含量低的果实，其成熟过程在生理和分子上是如何介导的？早熟和晚熟特性是如何形成的？人们对这些问题一直缺乏认识。

近日，中国科学院昆明植物研究所等研究人员以典型晚熟芒果品种凯特芒（Keitt）果实为研究材料，深入调查了果实发育不同阶段形态、生理和代谢物的变化规律以及基因表达谱的改变。研究发现在果实成熟过程中，乙烯释放量处于较低水平，没有明显的跃变趋势，然而ABA在果实成熟过程中大量累积，与果实成熟进程高度关联，预示着ABA可能在凯特芒果实成熟过程中发挥重要的介导作用。利用广谱靶向代谢组分析技术，该研究系统调查了果实成熟进程中代谢物质的变化规律，阐明了成熟过程中硬度和风味形成的物质基础。研究人员利用RNA-seq技术深入调查了果实发育不同阶段的转录组，鉴别了果实发育不同阶段的关键功能基因和调控因子，特别是围绕果实硬度变化（如细胞壁成分）和甜味形成（如蔗糖）等方面，发现了多个成熟相关基因（MiSWEET12/15、MiPLY8、MiPSY、MiHXK1及MiBAM9）与ABA通路的关键调控因子（MiHY5、MiGBF4、MiABI5-like和MibZIP9）的表达紧密关联。结合外源ABA及其抑制剂处理实验，以及ABA信号调控因子和靶点基因的表达分析，该研究进一步利用转录因子和关键靶基因的转录激活实验（图1），证明ABA信号调控因子直接调控凯特芒成熟关键基因的表达。这些结果表明，ABA信号对凯特芒果实成熟进程具有直接的调控作用。

基于实验结果，该研究提出了ABA调控凯特芒果实成熟的一种潜在模型，即随着芒果果实发育和成熟，内源ABA含量逐渐增加，诱导MiHY5等转录因子的表达，并进一步激活蔗糖代谢、果实软化、β-类胡萝卜素积累和淀粉降解等果实成熟相关通路基因的表达，进而介导芒果果实成熟（图2）。该研究为芒果果实成熟调控网络构建提供了新见解。

相关研究成果以Metabolomic and transcriptomic analyses reveal new insights into the role of abscisic acid in modulating mango fruit ripening为题在线发表在Horticulture Research上。相关研究工作得到云南省科学技术厅对外科技合作专项等项目的支持。

图1 MiHY5直接激活成熟相关基因的表达

图2 ABA调控凯特芒果实成熟的模型