北京农学院沈元月课题组揭示无花果果实成熟乙烯、ABA联合调控机制

来源：JIPB

无花果属于第三类水果，具有重要经济价值和生态价值，其果实营养价值高且具有药食同源的特性，但无花果果实不具有后熟现象且成熟后极易腐烂导致了货架期短、不耐储运的问题。这是限制鲜食无花果销售推广的重要因素，研究无花果果实成熟调控机制能减少果实因成熟和衰老得不到有效控制而腐烂变质造成的经济损失。根据果实成熟过程中有无呼吸峰出现分为受乙烯主导调控的呼吸跃变型果实和受脱落酸（Abscisic acid, ABA）主导调控的非呼吸跃变型果实。无花果因具有明显的呼吸峰和乙烯释放峰被认定为呼吸跃变型果实，但无花果在生理上显示出一种特殊的双重成熟调控机制，这种机制目前尚不明确。

JIPB近日在线发表了北京农学院沈元月课题组题为“Fig fruit ripening is regulated by the interaction between ethylene and abscisic acid”（https://doi.org/10.1111/jipb.13065）的研究论文。该研究设计了一个全新的裂果处理系统，利用这个具有自身对照的系统发现外源乙烯无法恢复氟啶酮（ABA抑制剂）抑制的果实成熟，而外源ABA可以恢复AVG（乙烯抑制剂）抑制的果实成熟，结合药理学和转基因证据揭示了乙烯依赖于ABA调控无花果过程成熟的机制。

沈元月课题组研究发现无花果果实成熟过程中ABA和乙烯生物合成和信号转导关键基因均有表达差异。其中，下调乙烯合成基因FcACO2或ABA受体编码基因FcPYL8能抑制果实成熟，但下调乙烯受体编码基因FcETR1/2对果实成熟无影响。值得注意的是，ABA合成基因FcAAO3具有双重作用，即在褪绿时期下调FcAAO3能促进果实成熟，在褪绿时期前下调FcAAO3则抑制成熟。根据实验结果分析提出了无花果果实成熟调控机制的模型，即在褪绿时期之后，FcACO2介导的乙烯生物合成促进成熟和ABA的积累，ABA受体FcPYL8感知到ABA后触发信号转导并促进果实成熟，而FcAAO3是乙烯生成和成熟的负调节剂。在褪绿时期之前，FcAAO3对乙烯的释放量几乎没有影响，仅正向调控ABA的积累并推进成熟进程。该模型强调了：乙烯在始熟期的关键作用，这是呼吸跃变的特征；ABA在成熟期的关键作用，即非呼吸跃变的特征。

沈元月课题组近年来在果实成熟调控领域的研究中取得了一系列进展，以草莓为研究对象揭示了ABA调控的非呼吸跃变型果实的成熟机理（Jia et al., Plant Physiol, 2011）以及ABA、乙烯和多胺联合调控草莓果实成熟的机理（Wang et al., Plant Physiol, 2018）。这篇论文则是以具有双重成熟特性的无花果作为实验材料，揭示了非典型的呼吸跃变型果实的成熟机理。硕士生乔菡和博士生张涵为该论文的第一作者，沈元月教授为通讯作者。