近日,生科院2025级生物与医药专业硕士研究生曾梦、汤红雅分别以共同第一作者、参与作者在国际知名期刊《Plant Science》(IF:4.1)上发表题为“Genome-wide analysis of the papaya bZIP gene family identifies CpbZIP52 as a key regulator of fruit postharvest ripening”的研究文章,为番木瓜果实采后保鲜与品质改良提供了重要的理论依据与分子靶标。

论文发表情况
番木瓜作为典型的呼吸跃变型热带水果,采后极易发生软化、腐烂等问题,导致严重的经济损失,制约了产业的规模化与可持续发展。bZIP转录因子虽在多种生物学过程中发挥重要作用,但其在番木瓜果实成熟调控中的功能长期不明,成为该领域亟待突破的关键问题。为此,研究团队开展了全基因组水平的系统研究,共鉴定出52个番木瓜bZIP基因,并从进化关系、蛋白结构、保守结构域、基序组成、顺式调控元件、染色体定位、共线性及表达模式等多个维度,对该基因家族进行了全面解析。结果显示,S亚家族成员CpbZIP52的表达受乙烯显著诱导,同时被乙烯抑制剂1-甲基环丙烯(1-MCP)抑制,提示该基因与果实成熟及乙烯信号通路密切相关。在此基础上,团队进一步通过亚细胞定位、转录激活实验、瞬时过表达及基因沉默等手段,证实CpbZIP52为定位于细胞核的转录激活因子,可正向调控番木瓜果实成熟:瞬时过表达该基因可加速果实成熟,而基因沉默则有效延缓后熟进程。凝胶迁移实验(EMSA)和双荧光素酶报告实验(DLR)进一步揭示,CpbZIP52可直接结合并激活乙烯合成关键基因CpACS2与细胞壁降解关键基因CpPG5的启动子,从分子层面阐明了其调控果实成熟的核心机制(图1)。

CpbZIP52调控番木瓜果实成熟的作用机制模式图
该研究系统揭示了bZIP基因家族在番木瓜中的进化与功能分化,挖掘出调控果实采后成熟的关键基因CpbZIP52,填补了相关机制的研究空白,为肉质果实采后成熟调控网络提供了新见解,也为番木瓜品质改良、采后保鲜及良种选育提供了重要遗传靶标,具有重要的理论意义与应用价值。
生科院丁美玲讲师、曹珊妮讲师及曾梦硕士研究生为该论文共同第一作者,生科院院长刘锴栋教授、丁美玲讲师和广东省农业科学院果树研究所杨敏研究员为论文共同通讯作者。生科院本科生张敏、陈晓纯、傅显淇、白思成参与了项目的研究。该研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的支持。
(图文/丁美玲 初审/梁金荣 复审/王锂韫 终审/刘锴栋)