华中农业大学邓秀新团队揭示温度调控柑橘果皮转色新机制

核心提示：近日，华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队在Molecular Plant发表了研究论文。该研究揭示了CsWRKY3-CsHB7-CsCCD4b转录级联响应亚适低温调控柑橘果皮转色的分子通路，为解决因气候变化导致柑橘果皮着色不佳的问题提供了新思路。……（世界食品网-www.shijieshipin.com）

近日，华中农业大学园艺林学学院、果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队在Molecular Plant发表了题为“The CsWRKY3-CsHB7 Transcriptional Cascade Promotes Temperature-responsive Peel Pigmentation via CsCCD4b-Mediated β-Citraurin Biosynthesis in Citrus”的研究论文。该研究揭示了CsWRKY3-CsHB7-CsCCD4b转录级联响应亚适低温调控柑橘果皮转色的分子通路，为解决因气候变化导致柑橘果皮着色不佳的问题提供了新思路。

　　果实色泽是植物吸引动物媒介、促进种子传播的关键性状。柑橘作为多年生木本果树，鲜艳均匀的果皮色泽不仅是其自身对环境响应的生理标志，更是直接决定外观品质与市场竞争力的核心要素。早熟、晚熟及部分中熟柑橘品种普遍面临果皮着色不均、外观品质欠佳等突出问题。明晰果皮着色不佳成因及其调控机制，是解决问题的基础，具有重要的应用价值。

　　为此，研究团队立足产业需求，系统开展了柑橘果皮着色与环境因子的关联分析。通过对全国32个产地的纽荷尔脐橙进行果皮色泽指标与地理纬度相关性研究，发现偏北地区果皮颜色更红，其主要呈色色素脱辅基类胡萝卜素β-柠乌素的积累量显著升高。结合气象数据分析，明确了果皮色泽与11月平均温度呈显著负相关，并利用采后温度控制实验确定了10-16℃亚适低温为促进着色的关键温度区间。其中，14-16℃处理对果皮着色提升效果尤为显著，为生产实践提供了重要温度参数。

　　为深入揭示温度调控柑橘果皮着色的分子机制，研究团队基于不同温度处理的果皮转录组数据，挖掘到早期关键转录因子CsHB7。该转录因子能够直接结合β-柠乌素合成关键基因CsCCD4b的启动子，并激活其表达。然而，CsHB7自身启动子缺乏低温响应元件，暗示其上游存在温度信号传导路径。进一步筛选发现，转录因子CsWRKY3可直接感应温度变化，并通过结合CsHB7启动子上的W-box元件，正向调控CsHB7表达。由此构建了CsWRKY3-CsHB7-CsCCD4b转录级联通路，系统阐明了温度信号调控柑橘果皮深红色形成（β-柠乌素合成）的机制。该研究不仅揭示了环境温度通过特定分子模块调控柑橘果皮色泽形成的完整通路，也为不同柑橘种类色泽差异提供了分子解释。在果皮呈橙红色的甜橙和橘类中，CsHB7启动子均含有W-box结构，而在果皮色泽较淡的柚类品种中该元件缺失。这些结果为柑橘色泽性状的遗传改良提供了新靶点。

　　该研究丰富了对柑橘色泽形成机制的理论认识，为通过栽培管理、品种选育及采后处理等多种手段精准调控果实外观品质奠定了理论基础，对提升我国柑橘产业整体竞争力、推动产业走向优质化与品牌化具有重要的科学价值与应用前景。

　　华中农业大学园艺林学学院邓秀新院士为该论文的通讯作者，已毕业博士魏冉冉为第一作者，柑橘团队叶俊丽副研究员、柴利军教授、谢宗周研究员提供了重要指导，研究生符昂、方宇、孙权、莫芷静、梁颖和已出站博士后岳鹏涛也参与了该研究。研究得到了国家重点研发计划项目、湖北洪山实验室基金、国家现代农业（柑橘）产业技术体系等项目的资助。

　　【英文摘要】

　　Plant coloration, a key trait for attracting pollinators and seed dispersers, is dynamically adjustable in response to temperature. However, the molecular mechanisms underlying temperature-dependent peel pigmentation in citrus remain poorly understood. Here, a multi-site geographical analysis of Newhall navel oranges across 32 locations in China revealed a distinct latitudinal distribution, with redder peel coloration from higher latitudes. Subsequent correlation analysis and postharvest treatments pinpointed the suboptimal low temperature range of 10-16°C as the primary determinant for this pigmentation. Combined transcriptomic and functional analyses identified CsHB7 as an essential early regulator mediating low-temperature-induced pigmentation. Further investigation unveiled a CsWRKY3-CsHB7-CsCCD4b transcriptional cascade that directly responds to low temperature and promotes pigmentation. Moreover, we demonstrate that the CsWRKY3-CsHB7 module, mediated by the W-box cis-element in the CsHB7 promoter, contributes to natural variation in suboptimal low-temperature-induced pigmentation. Our findings thus decrypt the key regulatory mechanism, providing molecular tools for climate-resilient citrus breeding and a genetic basis for further evolutionary studies.

　　论文链接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（25）00428-9

日期：2025-12-31