中科院华南植物园段学武/蒋跃明课题组发现香蕉成熟调控的新机制

来源：植物科学最前沿

香蕉是我国五大水果之一，同时也是重要的经济作物和粮食作物，在国民经济中占有重要的地位。香蕉是典型的呼吸跃变型果实，成熟启动后衰老进程迅速加快，导致货架期短，严重影响香蕉的保鲜和物流，给香蕉产业带来较大损失。选择性剪接是转录后水平上调节基因表达的重要机制，在植物响应生物/非生物胁迫等方面起重要调控作用，但选择性剪接在果实成熟过程中的作用并不清楚。

JIPB近日在线发表了中科院华南植物园段学武/蒋跃明课题组题为“Alternative splicing of MaMYB16L regulates starch degradation in banana fruit during ripening” (https://doi.org/10.1111/jipb.13088)的研究论文。该研究发现香蕉果实中一个R1型MYB转录因子MaMYB16L通过可变剪切产生2个转录本MYB16L和MYB16S（无DNA结合结构域）。转录活性分析表明MaMYB16L具有转录抑制活性，而MaMBY16S无转录活性，但它与MaMYB16L竞争性结合形成非功能性异源二聚体。ChIP-qPCR、EMSA和DLR结果表明MaMYB16L直接与多个淀粉降解相关基因和转录因子MaDREB2的启动子结合并抑制它们表达，而MaMYB16S则降低MaMYB16L对这些基因的转录抑制效应。在香蕉果实成熟过程中，选择性剪接逐渐加强，导致MaMYB16L下调和MaMYB16S上调，从而促进淀粉降解基因及MaDREB2的表达，促进果实成熟。瞬时过表达MaMYB16L抑制了淀粉降解及成熟相关基因的表达，从而延缓香蕉果实成熟，而瞬时过表达MaMYB16S则产生相反的效果。上述结果表明选择性剪接通过调节活性与非活性型MaMYB16L剪切体的比率，调控成熟相关基因的表达和果实成熟进程。该研究首次从转录因子选择性剪接的角度为果实成熟调控的机制提供了新观点。

图1. MaMYB16L选择性剪接调控采后香蕉果实成熟的机制

段学武/蒋跃明课题组主要从事果实采后生物学和贮运保鲜技术研究。近来,该团队从蛋白氧化修饰（亚砜化和半胱氨酸氧化）调控角度解析果实成熟的调控机制，提出转录因子NAC的亚砜化修饰调节调控果实成熟的机制，并首次证实蛋白质亚砜化修饰参与果实成熟调控，为基因工程改良果实成熟特性提供了新思路（Jiang et al., Plant Physiol., 2020；Yan et al., J. Exp. Bot., 2021; Wu et al., Food Chem., 2021）；阐明了组蛋白去甲基化酶介导的组蛋白去甲基化修饰调控果实成熟的机制( Li et al., New Phytol., 2020); 揭示了转录后调控在果实成熟衰老和品质劣变中的作用(Zhu et al., New Phytol., 2020)。这篇论文进一步从转录后调控角度揭示了果实成熟的调控机制。副研究员蒋国祥博士和张丹丹高级工程师为该论文的第一作者，段学武研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和广州市科技计划的资助。

参考文献：

1. Jiang, G.X., Zeng, J., Li, Z.W., Song, Y.B., Yan, H.L., He, J.X., Jiang, Y.M., Duan, X.W. Redox regulation of the NOR transcription factor is involved in the regulation of fruit ripening in tomato. Plant Physiology, 2020, 183: 671-685.

2. Yan, H.L., Jiang, G.X., Wu, F.W., Li, Z.W., Xiao, L., Jiang, Y.M., Duan, X.W. Sulfoxidation regulation of MaNAC42 transcription factor influences its functions in relation to stress-induced fruit ripening in banana. Journal of Experimental Botany, 2021, 72(2): 682-699.

3. Wu, F.W., Jiang, G.X., Yan, H.L., Xiao, L., Liang, H.Z., Zhang, D.D., Jiang, Y.M., Duan, X.W. Redox regulation of glutathione peroxidase by thioredoxin in longan fruit in relation to senescence and quality deterioration. Food Chemistry, 2021, 345: 128664.

4. Li, Z.W., Jiang, G.X., Liu, X.C., Ding, X.C., Zhang, D.D., Wang, X.W., Zhou, Y.J., Yan, H.L., Li, T.T., Wu, K.Q., Jiang, Y.M., Duan, X.W. Histone demethylase SlJMJ6 promotes fruit ripening by removing H3K27 methylation of ripening-related genes in tomato. New Phytologist, 2020, 227(4): 1138-1156.

5. Zhu, H., Chen, C.J., Zeng, J., Yun, Z., Liu, Y.L., Qu, H.X., Jiang, Y.M., Duan, X.W., Xia, R. MicroRNA528, a hub regulator modulating ROS homeostasis via targeting of a diverse set of genes encoding copper-containing proteins in monocots. New Phytologist, 2020, 225(1)，385-399.