2025-12-16 17:15:25
近日,浙江萬里學院華美生命健康學院吳薇教授團隊在獼猴桃采后品質調控研究領域取得重大突破。該團隊通過轉錄組與代謝組聯(lián)合分析,首次揭示了乙烯(ETH)和1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理調控獼猴桃類黃酮積累的分子機制,成功鑒定出關鍵調控基因與新型轉錄因子,為優(yōu)質獼猴桃育種及產業(yè)升級提供了核心技術支撐。相關研究成果已在國際知名期刊《Scientia Horticulturae》發(fā)表,相關項目獲國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃及浙江省"生物工程"一流學科自設課題資助。
作為深受消費者喜愛的水果,獼猴桃的成熟度與營養(yǎng)品質直接影響市場價值。乙烯催熟與1-MCP保鮮是目前最常用的采后處理技術,但二者如何影響果實營養(yǎng)成分尤其是類黃酮的積累,長期以來缺乏明確的分子機制解釋。類黃酮作為果實核心營養(yǎng)物質,具有強大的抗氧化、抗炎功效,對心血管健康保護和癌癥預防具有重要作用,其含量是評價獼猴桃品質的關鍵指標。
為破解這一行業(yè)難題,研究團隊以"紅陽"獼猴桃為研究對象,設計了乙烯處理組、1-MCP處理組與自然成熟對照組的對比實驗。通過系統(tǒng)測定果實硬度、可溶性固形物等生理指標,篩選出可食用狀態(tài)樣品進行組學測序分析,最終鑒定出102種乙烯處理相關差異代謝物、93種1-MCP處理相關差異代謝物,以及285個共同差異表達基因,這些分子均富集于代謝途徑和次生代謝物合成通路。
研究的核心突破在于發(fā)現(xiàn)了類黃酮代謝的關鍵基因與調控因子。團隊證實,Acc08530(AcPAL1)和Acc08481(AcPAL2)是乙烯和1-MCP調控類黃酮積累的核心靶標基因,而ERF122、HZP66等轉錄因子可直接結合這兩個基因的啟動子,激活類黃酮合成通路。其中HZP家族轉錄因子是首次被證實參與果實類黃酮代謝調控,豐富了植物次生代謝調控網(wǎng)絡的認知。實驗數(shù)據(jù)顯示,乙烯處理可加速類黃酮積累,1-MCP處理雖延緩果實成熟但同樣促進類黃酮合成,這一發(fā)現(xiàn)為果實品質定向調控提供了全新思路。
該研究的創(chuàng)新價值得到業(yè)內廣泛認可。與傳統(tǒng)單一維度研究不同,團隊通過多組學整合分析,構建了"外源處理→轉錄因子激活→AcPAL1/2表達→類黃酮積累"的完整分子調控鏈,實現(xiàn)了從生理現(xiàn)象到分子機制的跨越。雙熒光素酶報告基因驗證和電泳遷移率變動分析(EMSA)等技術的應用,進一步證實了轉錄因子與靶標基因的特異性結合作用,為研究結果提供了堅實的實驗支撐。
在應用前景方面,該成果將帶來多重產業(yè)變革。在農業(yè)領域,關鍵基因與轉錄因子可作為分子標記,結合基因編輯技術將獼猴桃育種周期從8-10年縮短至3-5年,助力培育高類黃酮、高抗氧化性的優(yōu)質新品種;通過優(yōu)化乙烯或1-MCP處理方案,可實現(xiàn)果實類黃酮含量的定向調控,同時建立"轉錄因子表達量-類黃酮含量"檢測標準,為品質快速檢測提供技術依據(jù)。在食品與保健品領域,高類黃酮獼猴桃可開發(fā)為無添加果汁、凍干果片、類黃酮提取物等系列高附加值產品,預計能使產業(yè)鏈價值提升5-8倍。
據(jù)悉,研究團隊由浙江萬里學院吳薇博士、陳偉高級實驗師領銜,現(xiàn)有成員為戴涵、魏子怡、倪好、張一航四位同學,依托浙江省"生物工程"一流學科平臺,長期致力于果實采后生理與分子調控研究。團隊已在Plant Physiology、Journal of Experimental Botany等知名期刊發(fā)表多篇SCI論文,申請多項國家發(fā)明專利,積累了扎實的科研基礎與豐富的實踐經驗。未來,團隊將進一步拓展研究成果至其他作物,打造覆蓋多作物的次生代謝調控技術平臺,為鄉(xiāng)村振興與農業(yè)現(xiàn)代化提供更多科技賦能。
此次研究不僅填補了獼猴桃采后類黃酮代謝轉錄調控機制的研究空白,更為果實品質改良提供了全新的分子育種策略,將有力推動我國獼猴桃產業(yè)向高品質、高附加值方向轉型升級,為消費者提供更營養(yǎng)、更優(yōu)質的水果產品。
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