研究揭示荔枝果实成熟过程中叶绿素降解和花色苷积累调控通路的“交点”

近日，华南农大园艺学院果树生理团队研究论文“LcNAC002 interlinks chlorophyll loss and anthocyanin synthesis by coregulating LcSGR and LcMYB1 expression in litchi”被Plant Physiology接收并在线发表。该论文揭示了荔枝果实成熟时叶绿素降解和花色苷积累的共同调控分子机制。

着色是果实品质形成的重要一环，鲜艳的果实色泽不仅吸引消费者，提高商品性，还展示了果实富含抗氧化活性健康成分。因此，果实着色分子机制的探索一直是学界的研究热点。许多果实着色涉及叶绿素降解和花色苷积累，成熟时几乎同步发生。目前，多数果实着色相关的研究分别探索这两个路径的调控机制，而二者共同的调控机制尚未得到深入揭示。

荔枝是华南特色果树，不同品种着色差异较大。‘妃子笑’成熟时叶绿素降解和花色苷积累缓慢，称为“滞绿型（stay- green）”品种；而‘糯米糍’成熟时叶绿素降解和花色苷积累快，果实呈现均匀的鲜红色。本研究通过‘妃子笑’和‘糯米糍’果实成熟时果皮转录组比较分析，筛选出‘糯米糍’高表达、‘妃子笑’低表达的转录因子LcNAC002。该基因瞬时表达烟草叶片，导致叶片快速黄化；VIGS沉默LcNAC002导致荔枝果实叶绿素降解和花色苷积累同步受到抑制。双荧光互补、酵母单杂、EMSA等实验结果表明LcNAC002能分别结合到叶绿素降解关键基因LcSGR和花色苷合成关键基因LcMYBY1的启动子上，并激活两个基因的表达。因此，LcNAC002 充当了荔枝果实成熟时叶绿素降解和花色苷积累调控路径的“交点”。

本论文还发现，沉默叶绿素降解关键基因LcSGR，不仅导致叶绿素降解受抑制，也显著抑制了花色苷的积累，并导致LcMYB1的显著下调，表明叶绿素降解对于花色苷积累有促进作用。然而，LcSGR并不能直接激活LcMYB1表达，而可能通过加速叶绿素降解和叶绿体衰老，促进ROS、ABA形成，间接促进了LcMYB1表达和花色苷积累。

论文研究结果可解释果实成熟时退绿和表色形成几乎同步进行的现象，为深入调控果实着色提供了新的理论依据。我校园艺学院黄旭明和王惠聪为本文共同通讯作者，第一作者为博士研究生邹士成。论文得到国家科技部重点研发项目(2018YFD1000200), 国家自然科学基金(31772248和32272663)和国家荔枝龙眼产业技术体系(CARS-32-08)的支持。