果實成熟類型分為呼吸躍變型果實和非呼吸躍變型果實(Chen et al., 2020)。甜瓜（Cucumis melo L.）作為世界十大水果之一，同時存在呼吸躍變和非呼吸躍變兩種成熟類型，是果實成熟調控機制研究的理想模型(Garcia-Mas et al., 2012)。呼吸躍變型薄皮甜瓜香氣足，風味好，但貨架期短，不耐儲運。因此，解析呼吸躍變甜瓜果實成熟分子機理，將為培育耐儲運甜瓜新品種提供技術指導。前人研究結果表明，NAC轉錄因子CmNAC-NOR位于呼吸躍變成熟相關的QTL區域內，是影響甜瓜呼吸躍變成熟類型的重要候選基因 (Rios et al., 2017)，但是其調控果實成熟的分子機制仍不清楚。

         JIPB近日在線發表了北京市農林科學院蔬菜研究所許勇團隊題為“Natural variation in the NAC transcription factor NonRIPENING contributes to melon fruit ripening”的研究論文，揭示了甜瓜中NAC轉錄因子CmNAC-NOR介導乙烯合成等途徑調控果實成熟的分子機制。研究人員通過CRISPR-cas9體系成功獲得cmnac-nor突變體，該突變體果實不能正常成熟，表現出不能正常轉色，糖度低，果肉硬等表型（圖1）。將該突變體與野生型（BYJH）雜交，獲得的雜交F1代果實表現出成熟推遲5-8天的表型。通過外源噴施乙烯利，可以加快果實成熟進程，且果實品質與野生型一致。這為培育優質耐儲運的甜瓜品種提供了新的技術方案。        

 

圖1  CmNAC-NOR敲除突變體果實不能正常成熟
 

         結合轉錄組數據，該研究進一步發現CmNAC-NOR直接激活乙烯、ABA、類胡蘿卜素合成基因表達，促進甜瓜果實成熟及瓤色形成。同時，CmNAC-NOR介導‘CmNAC-NOR-CmNAC73-CmCWINV2’模塊調控甜瓜果實含糖量。通過雙螢光素酶檢測實驗及回補番茄cr-nor突變體實驗發現，位于CmNAC-NOR轉錄激活區域的自然變異位點顯著提高了CmNAC-NOR對靶基因的轉錄激活作用，進而促進果實成熟（圖2）。該研究結果為NAC轉錄因子調控呼吸躍變型及非呼吸躍變果實成熟分子機制提供了線索。

 

圖2. CmNAC-NOR自然變異位點調控呼吸躍變甜瓜及非呼吸躍變甜瓜果實成熟模式圖

        北京市農林科學院蔬菜研究所王晉芳博士，田守蔚博士和于泳濤博士為論文的第一作者，許勇研究員為通訊作者。該研究得到了北京市農林科學院科技創新計劃以及國家自然科學基金等項目的資助。