JIPB | 华中农业大学邓秀新教授团队揭示转录因子CsbHLH60介导高温抑制柑橘果皮褪绿的分子机制

柑橘果皮色泽是决定其商品价值的关键外观品质。然而全球变暖导致的高温胁迫常引发成熟期柑橘果皮褪绿不均, 严重影响了柑橘的市场竞争力。在此背景下, 解析高温如何抑制叶绿素降解的分子机制, 成为改良柑橘色泽品质的重要科学命题。

近日, JIPB在线发表了华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新教授团队题为“The transcription factor CsbHLH60 relieves high-temperature Inhibition of chlorophyll degradation in citrus”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.70297)。该研究发现, 转录因子CsbHLH60是高温胁迫下调控柑橘果皮叶绿素降解的关键正调控因子, 并揭示了一套“双重锁定”的精细调控策略。

功能验证表明, CsbHLH60是一个核定位的转录激活因子, 能够直接结合CsSGR和CsRCCR启动子中的E-box元件 (CANNTG), 激活这两个叶绿素降解关键基因的表达。在柑橘果皮中瞬时过表达CsbHLH60显著加速了叶绿素降解, 而RNAi介导的基因沉默则导致褪绿过程受阻。尤为重要的是, 在30℃高温条件下过表达CsbHLH60能够打破高温的抑制作用, 恢复果皮正常褪绿; 相比之下, 在20℃适温条件下沉默CsbHLH60, 即使没有高温胁迫, 果皮也无法正常褪绿。这些结果充分证明CsbHLH60是调控柑橘叶绿素降解的正向关键因子。

进一步的机制解析揭示了一个精巧的“双重锁定”调控模式: 高温不仅在转录水平抑制CsbHLH60启动子活性, 降低其mRNA水平, 还在翻译后水平加速CsbHLH60蛋白的降解。通过这一双重策略, 高温确保了功能性CsbHLH60蛋白的快速耗竭, 从而有效抑制了下游CsSGR和CsRCCR等靶基因的表达, 最终延迟叶绿素分解代谢 (图1)。

综上, 该研究阐明了一个bHLH转录因子通过双重调控机制介导高温抑制柑橘褪绿的分子模型 (图2), 不仅丰富了bHLH转录因子家族的功能多样性, 也为全球变暖背景下柑橘外观品质的分子改良提供了精确靶点和理论支撑。

华中农业大学园艺林学学院邓秀新教授为论文的通讯作者, 已毕业博士研究生张哲惠为该论文第一作者。博士研究生胡勇君、王明, 硕士研究生雷紫怡等参与了主要实验工作。柑橘团队柴利军教授, 朱凯杰副教授, 郑雄杰副教授, 叶俊丽副研究员以及秭归县果茶发展中心的廖胜才高级农艺师和李丽萍农艺师等多名成员参与了此项研究。该研究得到了湖北省中央引导地方科技发展专项 (2024EIA029)、国家现代农业 (柑橘) 产业技术体系 (CARS-26) 和2025年湖北省柑橘产业链项目的资助。

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