《Plant Communications》：A cool temperature-induced ubiquitination-controlled transcription factor promotes starch degradation and ripening in kiwifruit
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为解决猕猴桃采后过度软化、货架期短的问题，研究人员开展了低温调控淀粉降解机制的研究。发现5-10℃的低温通过AcPUB11-AcCTS1-AcBAM3s模块，以乙烯非依赖方式激活β-淀粉酶基因表达，促进淀粉降解和糖分积累。该研究为精准调控采后品质提供了新靶点。
猕猴桃作为典型的呼吸跃变型果实，其成熟过程高度依赖乙烯信号。然而，外源乙烯处理常导致果实过度软化，严重缩短货架期，造成巨大采后损失。有趣的是，猕猴桃采后早期淀粉降解可在乙烯未被检测到的情况下发生，暗示存在乙烯非依赖的成熟途径。近年来研究发现，特定温度条件可绕过经典乙烯信号直接促进果实成熟，但其中的分子机制一直未被阐明。
低温对果实成熟具有双重效应：冷藏（0-2℃）可延缓成熟，而5-15℃的“凉爽温度”（Cool Temperature, CT）却能促进某些果实的成熟，这一反常现象在猕猴桃中尤为明显。研究表明，猕猴桃在5-10℃贮藏时，即使使用1-甲基环丙烯（1-MCP）抑制乙烯感知，果实仍能发生软化、淀粉降解和可溶性固形物（SSC）上升。这种CT诱导的成熟是否具有独特的分子基础？其背后的调控网络是什么？这些问题成为采后生物学领域的热点。
为解决上述问题，华中农业大学曾云流教授团队在《Plant Communications》上发表了最新研究成果。研究人员通过多组学分析、生化验证和遗传操作，揭示了低温通过AcPUB11-AcCTS1-AcBAM3s模块调控猕猴桃淀粉降解的完整通路。该研究首次发现E3泛素连接酶AcPUB11在常温下降解转录因子AcCTS1，而低温通过抑制AcPUB11丰度，使AcCTS1积累并激活β-淀粉酶基因AcBAM3.3/3.5的表达，最终驱动淀粉降解。这一发现为温度调控果实成熟提供了直接分子证据，也为采后保鲜技术开发提供了新思路。
研究采用的主要技术包括：转录组与代谢组学分析筛选关键基因；双荧光素酶报告基因、酵母单杂交（Y1H）和凝胶阻滞实验（EMSA）验证转录调控；免疫共沉淀（Co-IP）、GST pull-down和双分子荧光互补（BiFC）验证蛋白互作；体外泛素化实验证实降解机制；CRISPR-Cas9基因编辑、猕猴桃愈伤组织和果实瞬时转化进行功能验证。实验材料涵盖“金塘3号”“红阳”“翠香”三个猕猴桃品种及番茄转化模型。
CT特异性诱导猕猴桃淀粉降解与成熟
研究团队发现，在1-MCP处理阻断乙烯感知的条件下，5-10℃贮藏的猕猴桃软化速率和淀粉降解程度均显著高于1℃和20℃对照组。扫描电镜显示CT贮藏后果实淀粉颗粒结构松散，代谢组学进一步揭示CT诱导的代谢谱与乙烯处理存在显著差异，其中99种脂代谢相关物质为CT特有，证明CT通过独立于乙烯的途径调控成熟。
AcBAM3.3/3.5是CT诱导淀粉降解的关键酶
转录组分析筛选出133个CT特异性诱导基因，其中β-淀粉酶基因AcBAM3.3仅在CT下高表达。瞬时过表达实验表明AcBAM3.3和AcBAM3.5可显著促进本氏烟叶片、番茄果实和猕猴桃愈伤组织的淀粉降解，酶活检测证实CT贮藏期间BAM活性持续上升，与淀粉降解趋势一致。
AcCTS1直接激活AcBAM3.3/3.5转录
通过表达相关性分析锁定15个CT诱导转录因子，其中ERF家族成员AcCTS1与AcBAM3.3表达相关性最高（R>0.96）。双荧光素酶报告基因、Y1H和EMSA实验均证实AcCTS1直接结合AcBAM3.3和AcBAM3.5启动子的DRE顺式元件（GCCGAC），激活其转录。AcCTS1在根中组成型高表达，而在果实中仅被CT特异性诱导。
AcPUB11通过泛素化降解AcCTS1
酵母双杂交（Y2H）筛选发现E3泛素连接酶AcPUB11与AcCTS1互作。体外泛素化实验和体内Co-IP证明AcPUB11介导AcCTS1的泛素化降解，且该过程可被蛋白酶体抑制剂MG132阻断。Western blot显示CT贮藏后果实中AcPUB11蛋白丰度下降，AcCTS1积累上升，但其mRNA水平无显著变化，表明调控发生于翻译后层面。
AcPUB11-AcCTS1模块调控淀粉降解的功能验证
在猕猴桃愈伤组织中，AcCTS1过表达导致淀粉含量下降46%，而CRISPR敲除株系（cts1）则丧失CT诱导的淀粉降解能力。果实瞬时沉默AcCTS1可抑制BAM活性和糖积累，而过表达AcPUB11则逆转AcCTS1对AcBAM3s的激活效应。这些结果完整证实了AcPUB11-AcCTS1-AcBAM3s通路在CT诱导淀粉降解中的核心作用。
研究结论与意义
该研究首次揭示了一条低温介导的泛素化-转录级联通路，阐明了猕猴桃在乙烯信号被抑制时仍能通过温度感知启动成熟的分子机制。AcPUB11-AcCTS1-AcBAM3s模块的发现，不仅解释了“凉爽温度促进成熟”这一反常生理现象，更提供了通过温度精准调控采后品质的分子靶点。在实际应用中，采用波动温度策略（如25℃/10℃交替）可加速果实软化并保持风味，为开发乙烯非依赖的保鲜技术奠定理论基础。此外，AcCTS1作为ERF家族新成员，其CT特异性响应特性拓展了植物温度感知网络的多样性，为应对气候变化下的果实品质调控提供新思路。
