近日，园艺学院采后生物学团队先后在Food Chemistry（农林科学1区Top，影响因子8.5）和Postharvest Biology and Technology (农林科学1区Top，影响因子6.439)上发表了三篇研究论文。
番木瓜（Carica papaya L.）是热带和亚热带地区广泛种子的水果，深受消费者喜爱，是仅次于香蕉、芒果和菠萝的第四大热带水果作物。其作为一种典型的呼吸跃变型果实，随着呼吸和乙烯高峰的出现，果实迅速转黄软化和腐烂劣变，导致贮藏期大大缩短，果实品质劣变迅速，这成为限制番木瓜产业发展的重要原因之一。番木瓜原产于热带亚热带地区，夏季高温条件下的常温贮运会加速果实成熟和品质劣变，同时长时间高温胁迫会导致果实不能够正常软化，导致“橡皮熟”，严重影响果实的品质。1-甲基环丙烯（1-MCP）作为一种安全的乙烯受体抑制剂，一直是果蔬保鲜界的明星分子，能够有效的延缓大部分果蔬的成熟衰老和品质劣变，延长果蔬的贮运期。但是一些呼吸跃变型果蔬对1-MCP比较敏感，不适当的1-MCP处理会导致果实出现生理失调，不能够正常成熟，如不适当浓度1-MCP引起香蕉转色不均匀、番木瓜果实不能够正常软化的橡皮熟等。其具体的作用机制尚不明晰。
发表在Food Chemistry的题为“Transcriptome and metabolome analyses provide insights into the fruit softening disorder of papaya fruit under postharvest heat stress”的论文，通过转录组和代谢组联合分析研究了热胁迫对番木瓜果实转录和代谢水平的主要通路的影响，揭示了了由于热胁迫引起番木瓜果实软化障碍的关键调控因子，为番木瓜果实的高温胁迫响应和后熟障碍防控技术研发提供理论依据。园艺学院毕业博士朱秋楠和在职博士后Faiz Ur Rahman和为该论文共同第一作者，朱孝扬副研究员为通讯作者，李雪萍教授和陈维信教授参与了该研究。
课题组前期研究发现不适当的1-MCP会引起番木瓜果实的成熟障碍，通过转录组和ATAC-seq联合分析筛选到一组番木瓜果实橡皮熟形成的关键调控因子。发表在Postharvest Biology and Technology 题为 “CpAGL18 is involved in the cross-talk of ethylene and auxin signaling in the regulation of fruit ripening in papaya”的研究论文进一步通过反向遗传学和分子生物学技术，明确了MADS-box家族基因CpAGL18在果实成熟和果实后熟障碍形成中的作用调控机制。研究发现，MADS-box转录因子CpAGL18的表达与番木瓜果实成熟密切相关。CpAGL18的瞬时和异源过表达都能够促进番木瓜和番茄果实成熟。
然而，CpAGL18的瞬时沉默抑制了果实成熟。CpAGL18能够结合并激活了乙烯和生长素信号通路中的关键基因（CpERS1、CpERF224.4、CpEIN3、CpWAT1、CpIAA11和CpIAA16-like）的启动子活性。同时CpAGL18与乙烯信号通路调控因子CpEBF1/2相互作用，其蛋白相互作用增强了CpAGL18对CpERS1、CpERF22.4.4、CpIAA16和CpWAT1的调控。此外，也证明CpEBF1/2对CpAGL18没有泛素化作用。该研究结果表明CpAGL18可能作为关键因子，通过整合乙烯和生长素信号以调节番木瓜果实的成熟。而不合适的1-MCP通过严重抑制CpAGL18的表达，进而损害了乙烯信号传导和果实新乙烯受体的再生，这可能是果实成熟障碍形成的重要原因。研究结果将为优化番木瓜果实采后保鲜技术提供理论指导。园艺学院毕业博士才佳卉和毕业硕士吴子菱和为该论文共同第一作者，李雪萍教授和朱孝扬副研究员为通讯作者，宋遵阳博士和陈维信教授参与了该研究。
基于课题组前期研究结果和采后科学的关键问题，团队系统总结了近年来国内外在灰霉菌（Botrytis cinerea）引起的采后果实灰霉病的生物防治和生物技术防治技术研究进展，为果蔬采后灰霉病防治提供整体思路和理论指导。并在Postharvest Biology and Technology 发表了题为 “Current insights into the biocontrol and biotechnological approaches forpostharvest disease management of Botrytis cinerea”的综述论文。
上述研究得到了国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基、国家重点研发项目和珠江人才计划的资助。课题组一直从事果蔬成熟调控机制研究及保鲜技术研发，近年来在Plant Biotechnology Journal、Plant Physiology、Plant Journal、Journal of Integrative Plant Biology、Postharvest Biology and Technology、Food Chemistry等植物学和食品领域权威期刊发表论文20多篇，在香蕉、番木瓜等热带亚热带果蔬成熟机制调控和保鲜技术研发取得了重要进展。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140771
https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113124
https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2024.113055
文图/园艺学院 朱孝扬
