图/文:贾海锋
随着全球气候变暖,高温胁迫已成为制约果树优质生产的重要环境因素。葡萄果实颜色由花青素积累决定,是鲜食葡萄商品品质、加工价值和市场竞争力的重要指标。对于广西等南方高温高湿葡萄产区而言,葡萄转色成熟期常与持续高温重叠,易出现“糖度达到要求、果实却着色不足或不均”的现象,严重影响优质葡萄生产。

近五年南宁历史气温趋势
已有研究表明,高温能够抑制花青素合成并影响果实着色,但高温信号如何启动花青素代谢的负调控网络,尤其是如何通过蛋白质修饰精准调控转录因子活性,尚不清楚。近日,永利娱乐场官网贾海锋教授团队在植物科学领域国际期刊 Plant, Cell & Environment 在线发表题为“VvSnRK1-Mediated VvMYBC2-L1 Phosphorylation in Repressing Anthocyanin Accumulation Under High Temperature in Grapevine”的研究论文,揭示了VvSnRK1α-VvMYBC2L1模块介导高温抑制葡萄花青素积累和果实着色的分子机制,为高温地区葡萄稳定着色、耐热种质创新和精准栽培提供了新的理论依据与候选靶点。

研究发现,38°C高温处理显著抑制葡萄果实转色,果皮总花青素含量明显下降;同时,VvUFGT、VvLDOX等花青素生物合成关键结构基因表达受到抑制。与之相反,R2R3-MYB类转录抑制因子VvMYBC2-L1在高温下显著诱导。功能分析表明,VvMYBC2-L1可下调花青素合成相关结构基因的表达,从而抑制花青素积累,表明其是高温条件下葡萄着色受阻的重要分子“刹车”。

高温抑制葡萄果实着色及花青素的积累
进一步研究表明,VvMYBC2-L1可与植物能量感受蛋白激酶VvSnRK1α发生互作。高温条件下,VvSnRK1α可磷酸化VvMYBC2-L1第51位丝氨酸残基,增强VvMYBC2-L1的蛋白稳定性和抑制活性。转录组分析还显示,高温可协同调控糖代谢、苯丙烷代谢、黄酮合成、激素信号和胁迫响应等过程,表明高温引发的着色不足并非单一基因变化,而是能量代谢与次生代谢网络共同重编程的结果。

VvSnRK1α 介导 VvMYBC2-L1 磷酸化参与高温抑制花色苷生物合成的调控模型
综上,该研究构建了高温抑制葡萄着色的工作模型:高温诱导VvMYBC2-L1表达并激活VvSnRK1α;随后,VvSnRK1α通过磷酸化VvMYBC2-L1的Ser51位点增强其抑制功能;活化的VvMYBC2-L1进一步抑制VvUFGT、VvLDOX等花青素合成关键基因表达,最终导致花青素积累减少和果实着色受阻。
该研究将高温胁迫、能量信号和花青素代谢联系起来,为破解广西等高温地区葡萄着色不良提供了新的分子层面的解释。未来可围绕VvSnRK1α-VvMYBC2L1模块开展耐热着色种质筛选和分子设计育种,并结合适度遮阴、优化冠层及高温期精准水分管理等栽培措施,为高温产区葡萄优质高效生产提供新路径。
永利娱乐场官网硕士研究生周小雅和李元芝为论文共同第一作者,贾海锋教授为通讯作者,周思泓副教授、王博副教授、博士研究生周云脂和农永康、硕士研究生章睿等参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金、广西杰出青年科学基金等项目的资助。
一审一校:何丽珊
二审二校:杨艳琼
三审三校:高欲垚