近日，Horticulture Research在線發(fā)表了園藝科學(xué)與工程學(xué)院彭福田團(tuán)隊(duì)題為PpSnRK1α-PpNAC6/PpNAC36 Module Mediates Nitrogen-Regulated Biosynthesis of γ-Decalactone in Peach Fruit的研究論文。

桃子因其獨(dú)特的香氣和風(fēng)味深受消費(fèi)者喜愛，具有重要的經(jīng)濟(jì)與營養(yǎng)價(jià)值。在成熟過程中，桃子會由“青草香”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐怎ヮ惡蛢?nèi)酯類為主的“果香”，其中γ-癸內(nèi)酯正是構(gòu)成其典型“桃香”的核心物質(zhì)。然而，過量施氮肥會顯著降低桃子香氣物質(zhì)積累，成為桃產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。因此解析氮素調(diào)控“桃香”合成背后的關(guān)鍵因子及其作用機(jī)制對桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

該研究通過大田試驗(yàn)觀測，過量施氮會抑制桃果實(shí)中γ-癸內(nèi)酯的生物合成。通過在不同氮處理下的基因表達(dá)譜及香氣成分相關(guān)性分析，鑒定出兩個(gè)參與響應(yīng)氮信號調(diào)控γ-癸內(nèi)酯的生物合成的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子PpNAC6和PpNAC36。通過在桃果實(shí)及愈傷組織中構(gòu)建沉默/過表達(dá)材料，發(fā)現(xiàn)PpNAC6和PpNAC36正向調(diào)控γ-癸內(nèi)酯的積累。進(jìn)一步分析證實(shí)PpNAC6和PpNAC36可直接結(jié)合γ-癸內(nèi)酯生物合成相關(guān)基因（PpAAT2、PpAAT3、PpLOX1、PpLOX6和PpFAD3）的啟動子區(qū)域，并顯著增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄。

圖1 PpNAC6和PpNAC36在桃果實(shí)γ-癸內(nèi)酯生物合成中的功能研究

同時(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)桃SNF激酶1的α亞基（PpSnRK1α）也能夠響應(yīng)氮素調(diào)控，其轉(zhuǎn)錄水平受到氮素強(qiáng)烈誘導(dǎo)。通過對過表達(dá)/沉默桃果實(shí)材料的功能分析，發(fā)現(xiàn)PpSnRK1α抑制γ-癸內(nèi)酯的生物合成。進(jìn)一步分析證實(shí)PpSnRK1α可直接與PpNAC6/PpNAC36互作，并磷酸化PpNAC36，從而調(diào)控γ-癸內(nèi)酯的生物合成。該研究提出了PpSnRK1α—PpNAC6/PpNAC36—桃香氣生物合成的調(diào)控途徑，揭開了氮信號調(diào)控桃子香氣生物合成之謎，為通過分子育種改善桃果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)、推行精準(zhǔn)氮肥管理提供了關(guān)鍵理論依據(jù)。

圖2 PpSnRK1α- PpNAC6/PpNAC36模塊介導(dǎo)氮調(diào)控下γ-癸內(nèi)酯生物合成作用模型

園藝科學(xué)與工程學(xué)院在讀博士研究生梁家慧為論文第一作者，彭福田教授、高陽陽副教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波