近期,Horticulture Research在線發表了題為ABIOTIC STRESS GENE 1 mediates aroma volatiles accumulation by activating MdLOX1a in apple的研究論文,揭示了脅迫響應基因MdASG1轉錄激活MdLOX1a表達參與脂氧合酶途徑,促進果實香氣化合物合成的分析子機制。園藝科學與工程學院陳學森教授和張宗營副教授為該論文的通訊作者,課題組已畢業博士研究生張靜為第一作者,王楠教授、房鴻成副教授、博士研究生王永旭、張淑輝、劉文軍等也參與了該項工作。
果實香氣是多種揮發性化合物的混合物,是影響消費者喜好和市場競爭力的重要感官特性。在蘋果中,香氣化合物的合成主要通過脂氧合酶途徑實現,這一途徑對于脂肪酸分解形成酯類化合物至關重要。另外,適度逆境可提高果實品質,但關于脅迫介導果實香氣化合物合成的調控機制研究較少。
本研究通過線性回歸分析和轉基因驗證,發現脂氧合酶MdLOX1a與果實酯類化合物合成密切相關。通過酵母單雜篩選,鑒定一種稱為MdASG1(ABIOTIC STRESS GENE 1)的蛋白,它作為正調控因子促進MdLOX1a的表達及酯類化合物的合成,并通過遺傳轉化及GC-MS分析驗證以上結果。
此外,在鹽脅迫條件下,MdASG1的超表達增強了番茄和蘋果愈傷組織的耐鹽性,伴隨著較高的脂肪酸衍生揮發物含量。而MdASG1-Cas9敲除的愈傷組織則對鹽脅迫沒有反應,無法促進脂肪酸衍生揮發物的合成。
綜上所述,MdASG1通過激活MdLOX1a的表達,參與脂氧合酶途徑,同時MdASG1響應鹽脅迫進一步促進果實揮發性香氣物質合成。這一發現首次明確鹽堿響應因子對果實香氣合成的分子調控機制,對未來利用鹽堿地生產并提高果實品質提供理論依據。
本研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省農業品種改良項目的資助。
編 輯:萬 千
審 核:賈 波