南湖新闻网讯（通讯员 孙权）近日，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、园艺林学学院邓秀新院士团队在国际学术期刊The Plant Cell 上发表了题为 “Red peel regulator 1 links Ethylene response factor 25 and β-citraurin biosynthetic genes to regulate ethylene-induced peel reddening in citrus” 的研究论文。该研究解析了植物激素乙烯调控柑橘果实红色果皮形成的分子调控机制。

柑橘是全球和我国最重要的果树之一，2022年中国柑橘种植面积超过4500万亩，产量超过6000万吨，柑橘产业在国民经济发展和乡村振兴事业中发挥着重要作用。提升柑橘果实品质，不仅是科学研究的重要目标，也是提升产业经济价值和可持续发展的重要保障。

虽然柑橘果实被定义为典型的非呼吸跃变型果实，但乙烯对柑橘果实着色也至关重要，产业上常采用乙烯处理进行柑橘果实脱绿以改善外观色泽。研究发现乙烯处理对于加速柑橘果实红色果皮形成也具有显著效果，但其中的分子机制尚不清晰。

本研究首先明确了乙烯通过激活类胡萝卜素代谢基因，尤其是类胡萝卜素裂解双氧合酶4（CCD4b）表达，促进以红色类胡萝卜素β-柠乌素为主的类胡萝卜素积累，最终实现柑橘果实红色果皮的形成。在此基础上，本研究通过转录组学分析结合分子生化实验筛选到一个新型Trihelix转录因子CsCsRP1（Red peel regulator 1，红皮调节因子1），特异性结合CsCCD4b启动子MITE插入所产生的基序（5’-CANNTG-3’），转录激活CsCCD4b表达，促进CsCCD4b催化生成的红色类胡萝卜素β-柠乌素大量积累，进而导致柑橘果皮转红。进一步研究发现乙烯响应因子CsERF25受乙烯信号显著诱导，其直接结合CsRP1启动子上两个DRE元件而转录激活CsRP1表达。通过柑橘果实瞬时表达实验和柑橘愈伤组织稳定转化实验，本研究构建了CsERF25-CsRP1-CsCCD4b转录调节级联反应。在这个级联反应中，乙烯通过诱导CsERF25表达进而激活CsRP1转录，然后CsRP1直接诱导CsCCD4b转录催化β-柠乌素合成。此外，CsRP1和CsERF25还与类胡萝卜素代谢通路其他结构基因的启动子结合并诱导它们转录，从而间接促进β-柠乌素积累。

基于以上结果，该研究阐明了转录级联反应CsERF25-CsRP1-CsCCD4b介导乙烯促进柑橘果实红色果皮形成的分子机制。这不仅拓展了乙烯信号与类胡萝卜素代谢调控相关理论研究，同时也为未来通过基因工程手段定向培育色泽新品种提供了重要的基因资源。

华中农业大学园艺林学学院邓秀新院士为该论文的通讯作者，博士毕业研究生（现就职于山东农业大学）孙权为该论文的第一作者，华中农业大学柑橘研究团队程运江教授、徐强教授、柴利军教授、叶俊丽副研究员及多名成员参与了此项研究。该研究在国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家现代农业（柑橘）技术体系和湖北省重点研发计划的资助下完成。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koaf010

审核人 叶俊丽