茉莉酸甲酯通过miR164b-CmNAC10-CmPYS1通路调控东方甜瓜采后类胡萝卜素生物合成的分子机制

为解决采后水果品质调控难题，沈阳师范大学研究人员开展茉莉酸甲酯(MeJA)对东方甜瓜类胡萝卜素合成调控机制研究。通过转录组和降解组分析发现3571个差异表达基因和16个miRNA，构建了"darkturquoise"共表达模块，揭示MeJA通过抑制miR164b表达上调CmNAC10，进而激活CmPYS1基因表达促进类胡萝卜素积累的分子通路。该研究为采后水果品质调控提供了新靶点。

　　

在水果采后保鲜领域，如何延缓果实衰老同时保持色泽品质是重要科学难题。东方甜瓜作为典型呼吸跃变型果实，其亮黄色果皮富含类胡萝卜素，但采后易出现色泽劣变。虽然已知茉莉酸甲酯能影响果实着色，但其调控类胡萝卜素合成的分子机制尚不明确，特别是miRNA-mRNA调控网络的作用更鲜有报道。

沈阳师范大学生命科学学院的研究团队在《Scientia Horticulturae》发表重要成果，通过多组学联合分析揭示了MeJA调控甜瓜类胡萝卜素合成的新机制。研究人员采用HPLC-MS/MS测定5种类胡萝卜素含量，结合Illumina HiSeq? 2000平台进行转录组和降解组测序，运用WGCNA构建基因共表达网络，并通过酵母双杂交(Y2H)和双荧光素酶报告系统验证关键分子互作。

研究结果显示，100 μmol l^-1 MeJA处理显著提高了甜瓜果皮中 lutein、β-carotene等类胡萝卜素含量。转录组分析发现3571个差异表达基因，KEGG富集显示这些基因主要参与类胡萝卜素积累等通路。WGCNA鉴定出与类胡萝卜素含量高度相关的"darkturquoise"模块，包含26个核心基因。

关键发现表明，MeJA通过抑制miR164b表达解除其对CmNAC10的抑制作用。CmNAC10作为转录因子能与类胡萝卜素合成关键基因CmPYS1启动子区结合，酵母双杂交证实两者存在蛋白互作。双荧光素酶实验进一步验证miR164b可靶向调控CmNAC10表达，从而形成miR164b-CmNAC10-CmPYS1级联调控通路。

这项研究首次阐明了MeJA通过miRNA-mRNA网络调控甜瓜类胡萝卜素合成的分子机制，不仅为理解植物激素调控果实着色的复杂网络提供新视角，也为开发基于分子设计的采后保鲜技术奠定了理论基础。发现的CmNAC10-CmPYS1调控模块可作为遗传改良的重要靶点，对提升甜瓜等园艺作物采后品质具有重要应用价值。