蘋果（Malus domesticaBorkh.）是全球廣泛消費的溫帶水果，富含礦物質(zhì)和維生素。蘋果風味由糖分、酸度和色澤共同決定，其中酸度尤為關(guān)鍵。蘋果中約85%的有機酸為蘋果酸，不僅影響風味，還參與調(diào)節(jié)液泡pH、抗重金屬毒性、促進養(yǎng)分吸收、調(diào)控氣孔開閉及多種代謝通路的整合，具有重要的生理功能。植物激素在蘋果果實發(fā)育中發(fā)揮核心調(diào)控作用，其中脫落酸（ABA）參與種子發(fā)育、果實脫落及抗逆反應。果實發(fā)育過程中，激素動態(tài)變化伴隨蘋果酸動態(tài)積累，提示二者可能存在調(diào)控關(guān)聯(lián)。然而，ABA在調(diào)控蘋果酸積累方面的機制仍不清晰。因此，深入探究ABA與蘋果酸之間的關(guān)系，對于揭示蘋果果實品質(zhì)形成的分子機制具有重要意義，也為果樹分子育種及果實品質(zhì)改良提供理論支撐。

近日，園藝科學與工程學院蘋果果實品質(zhì)生物學與營養(yǎng)健康團隊在New Phytologist期刊上發(fā)表了題為“MdARF2-mediated ABA signaling orchestrates malate biosynthesis and transport via repression of MdcyMDHand MdMATEL1in apple” (https://doi.org/10.1111/nph.70259) 的研究論文，揭示了ABA信號調(diào)控蘋果果實酸度的分子機制。

該研究表明，在蘋果雜交群體中，MdARF2的表達水平與蘋果酸積累呈顯著負相關(guān)，MdARF2-RNAi轉(zhuǎn)基因株系中的蘋果酸含量顯著高于對照。進一步在擬南芥中驗證發(fā)現(xiàn)，arf2-7突變體中蘋果酸含量升高，而在該突變背景中過表達MdARF2可恢復其野生型表型，表明ARF2作為蘋果酸積累的負調(diào)控因子具有保守功能。生化實驗證實，MdARF2可直接結(jié)合蘋果酸轉(zhuǎn)運蛋白MdMATEL1和細胞質(zhì)蘋果酸合成關(guān)鍵酶MdcyMDH的啟動子區(qū)域，抑制其轉(zhuǎn)錄，從而降低蘋果酸的積累。此外，雜交群體中ABA濃度變化與MdARF2的表達趨勢一致，且與蘋果酸含量呈負相關(guān)關(guān)系。外源施加ABA 可顯著降低果實和愈傷組織中的蘋果酸含量，伴隨著MdcyMDH和MdMATEL1表達的下調(diào)及MdARF2表達的上調(diào)。GUS活性檢測進一步證實ABA可增強MdARF2對MdcyMDH與MdMATEL1的轉(zhuǎn)錄抑制作用。在ABA處理背景下沉默MdARF2能阻礙ABA對蘋果酸積累的負調(diào)控效應。綜上所述，該研究闡明了ABA信號通過“MdARF2–MdcyMDH/MdMATEL1”模塊抑制蘋果酸合成與轉(zhuǎn)運的機制，為解析激素信號調(diào)控果實有機酸代謝提供了新的理論依據(jù)。

ABA信號調(diào)控蘋果果實酸度的分子模型

山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院王楚堃博士為論文的第一作者，胡大剛教授為論文通訊作者。團隊成員肖凡碩士、魏萌萌博士、杜連達博士、向瑩博士和馬昌寧博士，山東農(nóng)業(yè)大學顧凱迪博士，美國康奈爾大學程來亮教授、Miguel A. Pi?eros教授和蔡怡澤博士，山東省葡萄研究院李科研究員等參與了此項研究。該研究在國家自然科學基金優(yōu)秀青年基金等項目資助下完成。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波