近日，我校園藝學院朱世江教授團隊在Horticulture Research （農林科學一區Top期刊，IF5y = 9.0，IF2022 = 8.7）在線發表題為“AcbHLH144 transcription factor negatively regulates phenolic biosynthesis to modulate pineapple internal browning”的研究論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad185）。該研究首次揭示了外源ABA控制菠蘿黑心病的分子機制。
菠蘿黑心病，又稱內生褐變（internal browning），是目前我國菠蘿產業中最大的“卡脖子”問題之一，嚴重制約菠蘿品質和產業發展。多年來，朱世江團隊一直致力于攻克這一難題，于2015年在國際著名期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry發表了首次用外源ABA有效控制菠蘿黑心病的研究成果（Zhang et al., 2015，Postharvest exogenous application of abscisic acid reduces internal browning in pineapple. Journal of Agricultural and Food Chemistry 63(22), 5313–5320），并據此研發了有效控制菠蘿黑心病的藥劑“菠黑克”，是我校為菠蘿產業高質量發展貢獻的關鍵產業技術，但是ABA 控制菠蘿黑心病的分子機制尚不清楚。
本研究發現，在菠蘿貯藏期間，苯丙烷類生物合成途徑被激活，這可能是菠蘿黑心病發生的內因。通過轉錄組分析，篩選出一個差異最顯著的轉錄因子AcbHLH144，其在黑心病的果實中表達量顯著低于健康果實。該基因在菠蘿中瞬時過表達顯著抑制菠蘿組織褐變、總酚含量和酚類合成基因表達，在擬南芥中異源超表達，顯著抑制擬南芥總酚含量和酚類合成基因表達，表明AcbHLH144是菠蘿果實貯藏期間酚類物質合成的抑制子。進一步實驗證實AcbHLH144通過識別Ac4CL5啟動子上的N-box位點，抑制其轉錄。在菠蘿中瞬時過表達Ac4CL5顯著促進菠蘿組織褐變。
進一步通過轉錄組、代謝組和RT-qPCR分析發現，外源ABA顯著促進AcbHLH144的表達，抑制Ac4CL5的表達。與過表達AcbHLH144的對照菠蘿（OE）相比較，用ABA處理OE顯著抑制菠蘿組織褐變、總酚含量和酚類合成基因的表達。對AcbHLH144的啟動子分析發現其序列含有3個潛在的ABA響應元件（ABRE），GUS瞬時表達實驗證實ABA激活AcbHLH144的轉錄。該研究揭示，外源ABA 控制菠蘿黑心病的機理在于，通過激活AcbHLH144轉錄因子的表達，抑制酚類物質的生物合成。該研究為用分子育種的方法控制菠蘿黑心病提供了理論依據。
我校園藝學院2020級博士生李倩為論文的第一作者，朱世江教授為論文的通訊作者，王光副教授參加了本研究工作。以上研究得到廣東省科技計劃項目(2016A020210077)和國家重點研發計劃項目(2020YFD1000600)資助。
文圖/園藝學院王光