果實是重要的食物來源，因其自身特性，采后果實多易腐爛，且易受各種環(huán)境如光溫濕、激素、病原菌、機械傷等的影響，有較高的損耗。乙烯被認為是最重要的果實成熟衰老相關激素，外源乙烯（或乙烯利）處理對獼猴桃果實后熟軟化具有明顯加速效應。課題組前期利用轉錄組和小RNA組測序，獲得了一些乙烯響應的序列，其中Dof3轉錄因子可以被乙烯誘導，繼而誘導淀粉降解及果實軟化啟動；miR164-NAC通路也可以被乙烯影響，加速果實中后期軟化及芳香物質釋放。多年生果樹基因功能的同源驗證始終是果樹研究領域的瓶頸問題，近年來，浙江大學農學院殷學仁教授課題組致力于構建并成功建成了穩(wěn)定的獼猴桃轉基因體系，通過該體系可探究一些功能注釋并不十分明確的基因，以獲得調控成熟衰老的新基因。結合該轉基因體系和及其它新策略，課題組發(fā)現(xiàn)了獼猴桃果實后熟軟化的新調控因子，近期分別發(fā)表在New Phytol和J Adv Res期刊。

 

　　2021年10月New Phytol刊發(fā)了題為“An ethylene-hypersensitive methionine sulfoxide reductase regulated by NAC transcription factors increases methionine pool size and ethylene production during kiwifruit ripening”研究論文（232: 237-251），報道了獼猴桃調控果實乙烯合成的MSR基因。

 

　　該研究結果建立在成熟的獼猴桃轉基因體系的基礎上，采用了與前期/同類研究完全不同的策略，利用已獲得的轉錄組組學數(shù)據(jù)，采取了“盲選”基因的策略（不關注基因功能注釋，僅關注基因對乙烯處理的響應情況），發(fā)現(xiàn)了具有一定基礎表達量且對乙烯強響應的AdMsrB1基因。生化實驗表明，AdMsrB1重組蛋白可以將結合態(tài)蛋氨酸催化為游離態(tài)蛋氨酸，推測其既響應乙烯又反饋自催化乙烯合成。通過轉基因體系，發(fā)現(xiàn)35S::AdMsrB1過量表達獼猴桃植株中乙烯合成的兩類關鍵前體（Met和ACC）含量升高，且乙烯釋放量提高。該研究表明Msr快速且強烈響應外源乙烯處理，并直接作用于獼猴桃果實內源乙烯合成，揭示了獼猴桃果實乙烯自催化的重要通路。

 

　　雖然轉基因體系可以驗證一些功能未知基因，但大量的差異基因也使得工作進展緩慢。因此，在同期研究中，我們也開展了分析方法的創(chuàng)新，以期提供基因預測的準確率。

 

　　2021年12月5日，J Adv Res期刊在線發(fā)表了題為“Consensus Co-expression Network Analysis Identifies AdZAT5 Regulating Pectin Degradation in Ripening Kiwifruit”研究論文（Doi：https://doi.org/10.1016/j.jare.2021.11.019）。該論文主要創(chuàng)新了分析方法，在近年來新興的一致性共表達網(wǎng)絡分析（Consensus Co-expression Network Analysis, CCNA） 方法的基礎上，利用R語言，通過命令行的編寫/替換，使得CCNA方法可以整合分析轉錄組和果實生理表型，降低了分析過程中的噪音影響，提升了功能基因預測的準確性。研究以果膠降解為范例，預測了一個鋅指蛋白轉錄因子AdZAT5 可通過正向調控果膠代謝過程中的關鍵酶——果膠裂解酶（pectate lyase, AdPL5）和β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, Adβ-Gal5）促進獼猴桃果實軟化。該預測結果通過雙熒光素酶系統(tǒng)、電泳遷移率實驗（Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA）、獼猴桃果實瞬時過表達體系進行了實驗驗證。

 

　　論文1（New Phytol）的第一作者為傅蓓凌（博士研究生，2021年度獲得CSC聯(lián)合培養(yǎng)資助），論文2（J Adv Res）的第一作者為張秋云（博士研究生），通訊作者為殷學仁教授。上述研究分別得到了國家重點研發(fā)項目（2018YFD1000200）、國家自然科學基金（32072635）、浙江省重點研發(fā)項目（2021C02015）、浙江省自然科學基金（LY20C150006）、霍英東基金（161028）、博后基金（2020107）等項目資助。