浙江大学农业与生物技术学院果实品质生物学研究团队在植物学领域取得重要突破,首次系统阐述了乙烯信号转导反馈调控果实成熟的分子机制。研究发现,猕猴桃果实中的转录因子AdEIL2和AdEIL3能够激活乙烯合成关键基因AdACO1的启动子,从而调控乙烯合成相关基因的转录。这一发现为果实乙烯生物合成调控提供了新的理论依据,相关研究成果发表在植物学权威期刊《Plant Physiology》上。
文章的第一作者和通讯作者之一是浙江大学果实品质生物学研究团队的博士生殷学仁。他由浙江大学和新西兰植物与食品研究所联合培养,并在教育部留学基金委资助下完成了两年的合作研究。殷学仁博士的指导教师为陈昆松教授和Ian Ferguson院士,其博士论文的部分成果已发表在《Journal of Experimental Botany》和《Postharvest Biology and Technology》等国际期刊上。
乙烯作为重要的植物激素,在植物整个生命进程中发挥关键作用,尤其是果实成熟和衰老阶段。长期以来,植物学界一直猜测乙烯信号转导是否能够反馈调控乙烯生物合成。浙江大学团队的研究从猕猴桃果实乙烯信号转导途径的两个转录因子基因家族(EIN3/EIL和ERF)入手,发现AdEIL2和AdEIL3能够活化乙烯合成关键基因AdACO1的启动子,进而加速乙烯合成。这一研究为理解乙烯生物合成的调控机制提供了重要的科学依据。
此外,北京大学生命科学学院和加拿大麦吉尔大学的研究团队也在植物机制研究领域取得了重要进展。他们通过比较野生型和无长绒、无短绒突变体棉花胚珠的蛋白质组学数据,发现核苷糖合成途径在棉纤维快速伸长期显著上调,乙烯可能通过促进植物细胞初生壁中果胶的生物合成来调控纤维细胞的线性伸长。这一研究发表在《Molecular & Cellular Proteomics》杂志上。
北京大学研究团队的研究还揭示了乙烯在棉花纤维细胞伸长中的主导作用。他们发现超长链脂肪酸位于乙烯信号上游,通过转录水平调控乙烯生物合成,从而影响纤维伸长。此外,研究表明钙调蛋白依赖型蛋白激酶(CDPK)介导的钙信号通路可能位于乙烯信号下游,乙烯通过激活NADPH氧化酶释放活性氧(H₂O₂),促进纤维细胞的伸长。
这些研究成果不仅深化了对植物激素乙烯在果实成熟和纤维细胞生长中的作用机制的理解,还为农业生产中果实品质的调控和作物纤维生长的优化提供了重要的理论支持。
参考文献:
- Pang et al., MCP, 2010
- Shi et al., Plant Cell 18: 651-664, 2006
- Qin et al., Plant Cell 19: 3692-3704, 2007