Plant Journal | 西南大学席万鹏团队揭示转录因子NAC64调控杏果实成熟新机制

杏（Prunus armeniacaL.）原产于中国，是全球重要的温带果树之一。杏果实属于典型的呼吸跃变型果实，其在成熟过程中色泽、质地、风味等品质性状会发生显著变化，相关调控机制研究对果实品质发育形成及采后品质保持均具有重要意义。果实成熟是一个高度协调的生理生化过程，涉及多种植物激素的相互作用。NAC转录因子作为植物特有的调控蛋白，广泛参与植物发育、逆境响应及果实成熟等过程。然而，其在杏果实成熟中的具体作用机制尚不明确。

近日，西南大学园艺园林学院席万鹏教授团队在ThePlantJournal在线发表了题为Transcription factor NAC64 regulates abscisic acid metabolism and fruit ripening in apricot fruit (Prunus armeniacaL.)的研究论文，揭示了“NAC-ABA-ethylene”级联调控杏果实成熟新机制。

在本研究中，研究团队首先基于杏果实成熟过程中的RNA-seq和WGCNA（Weighted Gene Co-expression Network Analysis）筛选出与成熟进程高度相关的模块，进一步锁定关键候选基因PaNAC64。通过实验证实PaNAC64是定位于细胞核的转录抑制因子，随着果实发育进程表达，其表达量在果实完熟期达到峰值，在杏和番茄中均具有调控果实成熟的作用。外源激素处理后发现PaNAC64表达受乙烯诱导，但不受ABA诱导。

为进一步探究其调控机制，研究团队结合WGCNA和PaNAC64杏果实瞬时表达的RNA-seq数据，挖掘到与PaNAC64高度相关的ABA代谢基因PaCYP707A，双荧光素酶报告基因实验、酵母单杂交实验及电泳迁移率变动等实验证实，PaNAC64可直接结合PaCYP707A启动子并抑制其表达，从而减少ABA的失活，促进ABA积累。功能验证发现，PaCYP707A具有抑制杏果实ABA和乙烯产生，从而抑制成熟进程的功能。而外源ABA 处理后抑制了PaCYP707A的表达，阻断ABA 自身降解途径，提高内源ABA 和乙烯含量，从而加速杏果实着色与成熟；相反ABA合成抑制剂NDGA处理后表现出完全相反的过程。

最后研究团队提出“PaNAC64-PaCYP707A-ABA-ETH”级联调控杏果实成熟的分子模型。在杏果实成熟过程中，大量表达的PaNAC64抑制PaCYP707A的转录，抑制ABA降解途径，导致果实内源ABA积累，进一步促进乙烯合成加速果实成熟。其中产生的乙烯反过来促进PaNAC64进一步表达，至此形成完整的转录因子-植物激素反馈调节环。综上，本研究首次系统地阐明了PaNAC64在杏果实成熟中的调控作用，揭示了NAC转录因子，植物激素ABA、乙烯协同调控果实成熟与品质形成的新机制。该发现不仅丰富了我们对NAC转录因子在呼吸跃变型果实成熟中功能的认识，也为杏果实品质控制提供了潜在分子靶点。

西南大学园艺园林学院席万鹏教授为文章通讯作者。在读博士研究生张静宜、已毕业硕士生潘泓羽为论文共同第一作者，在读硕士生刘文杰参与了该研究工作，团队青年教师方可提供了部分指导。该研究得到了国家自然科学基金(No. 31872046)的项目资助。

论文链接：

http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70670