南湖新闻网讯（通讯员 吴巨勋 张力）近日，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室伊华林、吴巨勋老师课题组研究成果以“Transcription factor CsMYB77 negatively regulates fruit ripening and fruit size in citrus”为题在Plant Physiology发表。研究揭示了转录因子CsMYB77通过调控SINAT4和PIN5分别参与脱落酸（ABA）和生长素信号通路的调控，从而实现负调控柑橘果实成熟和果实大小的分子机制。
我国柑橘以鲜食为主，未来我国柑橘品种改良将朝着优质、多样化方向发展，熟期多样化表现在早、中、晚熟品种合理搭配，全年鲜果均衡供应。目前我国柑橘的成熟期依然较集中，优质特早熟和晚熟品种较少是主要原因；果实大小是影响柑橘产量和品质的重要指标之一，该性状对柑橘经济效益起着重要作用，但是目前对于柑橘果实大小和熟期调控机制的认识依然比较浅薄，调控手段也比较有限。因此，挖掘柑橘果实大小和熟期调控关键基因资源，解析柑橘果实大小和熟期分子调控机制，对加速优质柑橘分子育种具有重要的意义。
研究人员始终专注于柑橘果实重要性状形成的调控机制研究，其中柑橘果实熟期性状形成是重点研究方向。在前期研究中，课题组基于晚熟脐橙芽变材料，通过转录组学鉴定出了一个差异表达的转录因子CsMYB77 (Wu et al., 2016)。在番茄中异源超量表达CsMYB77可显著延迟番茄果实成熟3-5天，与野生型番茄相比，超表株系果实ABA含量显著降低。之后，在山金柑中超量表达CsMYB77，也得到了相同的结果，与野生型山金柑果实相比，CsMYB77超表达株系果实成熟期显著延迟20-40天，而且ABA含量显著降低；与异源表达番茄表型不一致的是，发现本源超表CsMYB77还可显著减小山金柑果实大小。
图1 CsMYB77调控柑橘果实成熟和果实大小的分子机制
为了解析其中的分子机制，通过DAP-Seq测序和体内外互作实验（LUC，Y1H和EMSA），该研究鉴定到两个受CsMYB77调控的下游靶基因SINAT4与PIN5。进一步，研究通过瞬时遗传转化山金柑和番茄初步揭示了两个靶基因的功能，在番茄与山金柑里瞬时超表CsSINAT4可显著促进果实成熟；瞬时超表CsPIN5则可显著降低山金柑果实大小。经研究发现，CsMYB77可负调控E3泛素连接酶基因SINAT4的表达，继而SINAT4通过调控FREE1和VPS23A蛋白来间接调控ABA受体蛋白PYR1/PYL4的丰度，进而参与ABA合成及信号转导通路的调控，从而参与调控果实成熟；而PIN5则是被CsMYB77激活上调表达，从而介导降低细胞内free-IAA的含量，通过调控生长素体内平衡及信号转导来调控柑橘果实大小。
研究揭示了MYB77-SINAT4/PIN5-ABA/auxin调控模型参与调控柑橘果实成熟与果实大小的分子机制，为柑橘优质、多熟期分子育种提供了理论依据及优良基因资源。
华中农业大学园艺林学学院博士研究生张力为论文第一作者，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、我校园艺林学学院伊华林教授和吴巨勋副教授为论文共同通讯作者，已毕业研究生郑赛赛、徐阳和李艳婷以及在读硕士研究生赵珍梅和陈美玲参与了研究，杨海健副研究员也参与指导了相关工作。本研究得到了国家自然科学基金项目(32172524)、国家现代柑橘产业技术体系(CARS-26)等项目的资助。
审核人：伊华林
【英文摘要】
MYB family transcription factors play essential roles in various biological processes, yet their involvement in regulating fruit ripening and fruit size in citrus remains poorly understood. In this study, we have established that the R2R3-MYB transcription factor, CsMYB77, exerts a negative regulatory influence on fruit ripening in both citrus and tomato (Solanum lycopersicum), while also playing a role in modulating fruit size in citrus. The overexpression of CsMYB77 in tomato and Hongkong kumquat (Fortunella hindsii) led to notably delayed fruit ripening phenotypes. Moreover, the fruit size of Hongkong kumquat transgenic lines was largely reduced. Based on DNA affinity purification sequencing (DAP-Seq) and verified interaction assays, SEVEN IN ABSENTIA OF ARABIDOPSIS THALIANA4 (SINAT4) and PIN-FORMED PROTEIN5 (PIN5) were identified as downstream target genes of CsMYB77. CsMYB77 inhibited the expression of SINAT4 to modulate abscisic acid (ABA) signalling, which delayed fruit ripening in transgenic tomato and Hongkong kumquat lines. Expression of PIN5 was activated by CsMYB77, which promoted free IAA decline and modulated auxin signalling in the fruits of transgenic Hongkong kumquat lines. Taken together, our findings revealed a fruit development and ripening regulation module (MYB77-SINAT4/PIN5-ABA/auxin) in citrus, which enriches the understanding of the molecular regulatory network underlying fruit ripening and size.
