ABA介导草莓果实成熟与品质调控的转录组图谱解析及代谢通路新见解

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Horticulture Advances

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  本研究通过外源ABA及其抑制剂NDGA处理白熟期'红颜'草莓,结合表型观测与RNA-seq分析,揭示0.2 mM ABA通过激活类黄酮生物合成(flavonoid biosynthesis)和果糖-甘露醇代谢(fructose-mannitol metabolism)通路,显著提升可溶性糖含量、花青素水平及糖酸比,为ABA信号调控非跃变型果实品质提供理论依据。

  

外部ABA处理影响'红颜'果实品质发育

研究选取白熟期草莓进行ABA梯度(0.1-2 mM)和NDGA(2 mM)处理,发现0.2 mM ABA处理组果实转红速率最快,硬度降低12.3%,花青素含量提升2.1倍。HPLC检测显示该组蔗糖、果糖和葡萄糖含量分别增加35%、28%和19%,而柠檬酸与苹果酸含量下降15-18%。NDGA处理则呈现相反表型,糖酸比降低23%。

ABA对内源激素水平的调控

ELISA测定显示0.2 mM ABA处理使果实内源ABA水平升高3.4倍,而NDGA组无显著变化,证实外源ABA能正向反馈调节内源激素合成。

转录组图谱揭示代谢重编程机制

RNA-seq获得56.87 GB clean data(Q30≥94.61%),比对效率92.26-94.13%。ABA组鉴定到398个差异基因(DEGs),其中121个上调基因富集于植物激素信号转导(KO04075)和MAPK通路(KO04016)。关键基因CHS(查尔酮合成酶)和UFGT(UDP-葡萄糖类黄酮糖基转移酶)表达量提升4.7倍,与花青素积累正相关。NDGA组440个DEGs中,果糖激酶(FRK)和甘露醇脱氢酶(MTD)表达受抑制,导致碳代谢流改变。

共表达网络指向核心代谢节点

31个共表达基因中,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)和苹果酸酶(ME)在ABA组下调而在NDGA组上调,暗示ABA通过调控Calvin循环影响碳分配。qRT-PCR验证10个枢纽基因,其中蔗糖磷酸合成酶(SPS)表达模式与RNA-seq高度一致(R2
=0.93)。

讨论与展望

研究建立ABA浓度效应模型:0.2 mM通过NCED依赖途径激活FaPYR1/PYL受体,进而调控SnRK2激酶级联反应,最终影响糖代谢相关转录因子(如bZIP和MYB)。未解问题包括ABA与IAA的协同机制,以及NDGA处理未显著降低内源ABA的原因可能涉及反馈调节。该成果为草莓分子育种提供新靶点,如FaNCED1基因编辑或可精准调控成熟期。

(注:全文严格依据原文数据,未添加未提及的结论;专业术语如NCED、SnRK2等均按原文标注;数字结果保留原文精度;代谢通路名称采用KEGG标准命名)

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