近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧秀新院士團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant發(fā)表題為“The CsWRKY3-CsHB7 Transcriptional Cascade Promotes Temperature-responsive Peel Pigmentation via CsCCD4b-Mediated β-Citraurin Biosynthesis in Citrus”的研究成果。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院鄧秀新院士為該論文的通訊作者，已畢業(yè)博士魏冉冉為第一作者。

研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開(kāi)展了柑橘果皮著色與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)分析。通過(guò)對(duì)全國(guó)32個(gè)產(chǎn)地的紐荷爾臍橙進(jìn)行果皮色澤指標(biāo)與地理緯度相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)偏北地區(qū)果皮顏色更紅，其主要呈色色素脫輔基類(lèi)胡蘿卜素β-檸烏素的積累量顯著升高。結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析，明確了果皮色澤與11月平均溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，并利用采后溫度控制實(shí)驗(yàn)確定了10-16℃亞適低溫為促進(jìn)著色的關(guān)鍵溫度區(qū)間。其中，14-16℃處理對(duì)果皮著色提升效果尤為顯著。

圖1 不同溫度處理對(duì)紐荷爾臍橙果皮著色的影響

研究團(tuán)隊(duì)基于不同溫度處理的果皮轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，挖掘到早期關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子CsHB7。該轉(zhuǎn)錄因子能夠直接結(jié)合β-檸烏素合成關(guān)鍵基因CsCCD4b的啟動(dòng)子，并激活其表達(dá)。然而，CsHB7自身啟動(dòng)子缺乏低溫響應(yīng)元件，暗示其上游存在溫度信號(hào)傳導(dǎo)路徑。進(jìn)一步篩選發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子CsWRKY3可直接感應(yīng)溫度變化，并通過(guò)結(jié)合CsHB7啟動(dòng)子上的W-box元件，正向調(diào)控CsHB7表達(dá)。由此構(gòu)建了CsWRKY3-CsHB7-CsCCD4b轉(zhuǎn)錄級(jí)聯(lián)通路，系統(tǒng)闡明了溫度信號(hào)調(diào)控柑橘果皮深紅色形成（β-檸烏素合成）的機(jī)制。在果皮呈橙紅色的甜橙和橘類(lèi)中，CsHB7啟動(dòng)子均含有W-box結(jié)構(gòu)，而在果皮色澤較淡的柚類(lèi)品種中該元件缺失。

圖2 溫度誘導(dǎo)下的柑橘果皮著色調(diào)控機(jī)制工作模型