本网讯 近日,安徽农业大学果实品质与保鲜团队在Postharvest Biology and Technology发表了题为“Transcriptional factors AcNAC1/2 synergistically orchestrate kiwifruit chlorophyll degradation”的研究论文,在猕猴桃果实色泽调控机制上取得新进展。该研究利用前期研究获得的猕猴桃褪绿关键基因AcNAC2的过表达材料(Wu et al., 2025, Plant Biotechnology Journal, https://doi.org/10.1111/pbi.70071),通过免疫沉淀串联质谱分析(IP-MS)结合多种分子生物学技术,揭示了AcNAC1-AcNAC2蛋白复合体协同调控猕猴桃叶绿素降解的分子机制。

猕猴桃种质资源丰富,其果肉色泽丰富多样,呈现红色、橙色、黄色、绿色等。目前商业栽培的猕猴桃主要包含绿肉品种和黄肉品种(包括黄肉红心品种)。其中,黄肉猕猴桃主要是由于叶绿素降解导致的,猕猴桃果实发育过程中叶绿素的降解是其果肉褪绿的关键过程,对于更‘成熟’的黄/红色泽的展现起着关键的作用。前期研究中,该团队鉴定了猕猴桃果实褪绿的关键基因AcNAC2并成功获得了其转基因材料,但是否存在其他未知的褪绿关键因子参与AcNAC2介导的叶绿素降解调控网络仍不清晰。

图1 AcNAC1与AcNAC2存在蛋白互作
该研究利用已获得的AcNAC2过表达材料,通过IP-MS技术,初步鉴定到342个AcNAC2的潜在互作蛋白。基于功能注释分析,进一步锁定到另一个NAC转录因子AcNAC1。通过BiFC、LCI以及酵母双杂技术,明确AcNAC1与AcNAC2存在直接的蛋白互作(图1)。亚细胞共定位分析进一步发现,AcNAC1与AcNAC2的互作能够诱导核定位AcNAC2的积累(图2)。

图2 AcNAC1与AcNAC2的亚细胞共定位分析
AcNAC1和AcNAC2在不同黄肉猕猴桃品种(‘金实1号’、‘金艳’和‘红阳’)的果实发育过程中都表现出类似的上调表达模式,猜测两个NAC转录因子可能协同参与猕猴桃叶绿素降解进程。随后的双荧光素酶和EMSA实验表明,AcNAC1也能够直接结合叶绿素降解关键基因AcSGR1和AcSGR2的启动子,激活其表达。烟草叶片瞬时过表达分析发现,AcNAC1的过表达能够诱导烟草内源SGR基因的表达,促进烟草叶片褪绿。通过双荧光素酶混合效应分析和LUC成像分析,发现与单个NAC转录因子相比,AcNAC1与AcNAC2的共表达对AcSGR1和AcSGR2的启动子的激活效应显著增强(图3)。综上,该研究鉴定了AcNAC2的互作蛋白(包括AcNAC1等),并揭示了AcNAC1-AcNAC2转录激活复合体协同促进猕猴桃叶绿素降解的分子机制,为猕猴桃果实色泽改良提供新的分子靶标。

图3 AcNAC1-AcNAC2复合体协同激活AcSGR1和AcSGR2启动子
安徽农业大学博士后吴莹莹为论文第一作者,安徽农业大学刘晓芬副教授和殷学仁教授为论文共同通讯作者。安徽农业大学硕士研究生吴诗、李心怡、刘普教授、王文球教授和浙江大学博士研究生邓佳慧等参与了该研究过程。
本研究得到了安徽农业大学博士后科学基金(03087003)、安徽农业大学高层次人才基金(rc322302)、浙江省育种专项(2021C02066-8)、浙江省自然科学基金(LZ23C150001和LTGN23C150007)等项目的资助。