近日,河南农业大学园艺学院苹果逆境生物学与简约栽培技术研究团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry杂志在线发表了题为“Histone deacetylase inhibitor affects apple wax and aroma metabolism”的研究成果,揭示了通过调控乙酰化水平增强苹果果实蜡质和香气代谢,为提升苹果果实耐储藏性与感官品质提供了新策略。

蛋白质赖氨酸乙酰化是一种可逆的翻译后修饰,组蛋白与非组蛋白均可发生。组蛋白乙酰化通常与活跃的染色质状态相关,并促进DNA转录;反之,组蛋白去乙酰化则可能抑制基因表达。基于对茶树叶片、水稻减数分裂前后花药及水稻幼苗的赖氨酸乙酰化蛋白质组学研究,发现大部分乙酰化非组蛋白为代谢相关酶,参与乙醛酸和二羧酸代谢、碳代谢、三羧酸循环以及光合作用等代谢途径。鉴于乙酰化非组蛋白广泛参与代谢调控,本研究进一步探究改变乙酰化水平是否影响果实品质。
在本研究中,使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂处理成熟的‘粉红女士’、‘富士’和 ‘红星’苹果果实,显著改变了基因表达模式,大多数差异表达基因上调,并在角质、蜡质以及脂质代谢途径中显著富集。组蛋白去乙酰化酶抑制剂处理改变了果实香气成分,挥发性醇类和醛类增多,酯类减少;增加了果皮蜡质含量。R2R3 MYB 转录因子 MdMYB96 在组蛋白去乙酰化酶抑制剂处理后的果实中被强烈诱导,双荧光素酶实验结果显示MdMYB96 可以结合在蜡质合成基因MdgalA、MdKCS1a、MdFAR、MdKCS10、MdKCS6a、MdKCS20 和 MdKCS1b的启动子上。VIGS诱导的 MdMYB96 基因沉默降低了蜡质含量并下调了与蜡质相关基因的表达,而在拟南芥中过表达 MdMYB96 增加了蜡质积累、降低了角质层通透性并减少了水分流失。
河南农业大学园艺学院郑先波教授和白团辉教授为通讯作者,宋春晖博士、已毕业研究生周如丽、张行行为共同第一作者。研究工作得到国家自然科学基金(31801844)、河南省科技攻关项目(232102111023)、国家重点研发计划(2018YFD1000300, 2019YFD1000100)及河南省农业产业技术体系专项(HARS-22-09-G3)的资助。