《Horticulture Advances》：Ethylene promotes pectin degradation and fruit softening by negatively regulating PavSPL7 in sweet cherry (Prunus avium)
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本研究针对甜樱桃采后软化导致的贮藏期短、经济价值低等问题，通过分子生物学手段揭示了乙烯通过下调转录因子PavSPL7表达，解除其对细胞壁降解基因（PavEXPA6、PavPMEI2、PavPL8）和乙烯合成基因（PavACS7）的抑制作用，从而促进果胶降解和果实软化的新机制。该发现为调控果实成熟进程提供了关键靶点。
每到樱桃成熟季节，晶莹剔透的果实总是令人垂涎，但果农们却要面对一个棘手难题——甜樱桃采后极易软化变质，短短数天内就会失去商品价值。作为典型的非跃变型果实，甜樱桃的软化机制长期以来笼罩在迷雾中。虽然乙烯在跃变型果实成熟中的作用已被广泛认知，但它在甜樱桃这类非跃变型果实软化过程中的角色却鲜为人知。中国农业大学李天宏教授团队在《Horticulture Advances》发表的最新研究，犹如一盏明灯，照亮了这条神秘的调控通路。
为了揭示甜樱桃软化的奥秘，研究人员首先追踪了果实发育过程中的关键指标变化。他们发现，随着果实从大绿期（BG）向暗红期（DR）成熟，果实硬度持续下降，而乙烯合成前体ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）含量则呈现先升后降的趋势。通过外源乙烯利（ETH）处理实验，研究人员证实乙烯能够显著加速果实软化，并同时上调细胞壁松弛基因PavEXPA6（扩张蛋白A6）、果胶降解基因PavPMEI2（果胶甲酯酶抑制剂2）和PavPL8（果胶酸裂解酶8）以及乙烯合成基因PavACS7（ACC合成酶7）的表达。这些发现初步勾勒出乙烯促进甜樱桃软化的轮廓。
研究的转折点出现在对SBP（SQUAMOSA启动子结合蛋白）样转录因子家族的筛查中。通过表达模式分析，研究人员发现PavSPL7的表达与果实成熟进程呈负相关，且能被乙烯处理显著抑制。进化分析显示PavSPL7与番茄成熟调控因子CNR（COLORLESS NON-RIPENING）亲缘关系密切，提示其可能参与成熟调控。随后的功能验证实验中，研究人员通过农杆菌介导的瞬时过表达技术，在甜樱桃果实中提高PavSPL7表达水平，发现这不仅能显著增强果实硬度，还降低了水溶性果胶（WSP）含量，同时提高离子结合果胶（ISP）、共价结合果胶（CSP）和半纤维素含量。细胞学观察显示，过表达PavSPL7的果实细胞排列更紧密，细胞壁降解程度减轻。
为了验证PavSPL7功能的普适性，研究团队还构建了稳定过表达PavSPL7的番茄株系。转基因番茄果实不仅成熟时间推迟3天，硬度显著增加，乙烯释放量和ACC含量也明显降低，细胞壁降解程度减轻。这些结果在模式植物中进一步证实了PavSPL7抑制果实软化的保守功能。
机制探索阶段，研究人员通过酵母单杂交（Y1H）和凝胶迁移实验（EMSA）证实PavSPL7能直接结合到PavEXPA6、PavPMEI2、PavPL8和PavACS7启动子的GTAC顺式元件上。双荧光素酶报告基因检测则显示PavSPL7对这些基因的转录起抑制作用。这一系列实验清晰地揭示了PavSPL7通过直接抑制软化相关基因表达来延缓果实软化的分子途径。
本研究主要采用的关键技术方法包括：利用乙烯利处理模拟乙烯效应；通过农杆菌介导的瞬时转化技术在甜樱桃果实中进行基因功能验证；构建稳定过表达转基因番茄株系进行异源验证；采用酵母单杂交和凝胶迁移实验分析转录因子与DNA互作；运用双荧光素酶报告系统检测转录调控活性。实验材料涵盖'早大果'和'雷尼尔'甜樱桃品种，以及'Micro-Tom'番茄。
Ethylene promotes fruit softening in sweet cherry
研究人员发现甜樱桃果实发育过程中ACC含量与软化进程密切相关。乙烯处理不仅降低果实硬度，还显著上调PavEXPA6、PavPMEI2、PavPL8和PavACS7的表达，证实乙烯在甜樱桃软化中的促进作用。
PavSPL7 expression is negatively regulated by ethylene
表达模式分析显示PavSPL7在果实成熟过程中表达量最高且下降最显著。系统进化分析表明PavSPL7与已知成熟调控因子CNR亲缘关系较近。乙烯处理能显著抑制PavSPL7表达，提示其受乙烯负调控。
PavSPL7 represses fruit softening in sweet cherry
瞬时过表达PavSPL7能显著提高甜樱桃果实硬度，减少水溶性果胶积累，维持细胞结构完整性，并下调多个细胞壁降解基因表达，证明PavSPL7对果实软化具有抑制作用。
PavSPL7 delays fruit ripening and softening in tomato fruits
在番茄中异源过表达PavSPL7能延迟果实成熟，提高硬度，降低乙烯生成，抑制多种细胞壁修饰酶和成熟相关基因表达，验证了PavSPL7功能的保守性。
PavSPL7 represses genes associated with cell wall degradation and ethylene biosynthesis
分子互作实验证实PavSPL7能直接结合到软化相关基因启动子区，并抑制其转录活性，阐明了PavSPL7通过直接靶向调控下游基因表达来影响果实软化的机制。
研究结论与讨论部分强调，该工作首次在非跃变型果实中揭示了乙烯通过PavSPL7调控软化的精细机制。提出的负反馈回路模型解释了果实如何平衡成熟启动与软化进程：低乙烯条件下，PavSPL7抑制软化程序；成熟期乙烯积累则解除抑制，促进软化。这一发现不仅深化了对非跃变型果实成熟机制的理解，更重要的是为通过调控PavSPL7表达来延长果实货架期提供了切实可行的分子靶标。相比传统的贮藏技术改良，这种基于关键调控因子的基因策略具有更强的专一性和可操作性，为果蔬采后保鲜技术开发开辟了新方向。
