《Plant Physiology and Biochemistry》：Green and red nets showed opposite influence on carotenoid accumulation in citrus by differential regulation of
CitPSY and
CitCCD4 gene expression
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本研究针对高温强光胁迫下柑橘果实着色不均、类胡萝卜素积累受限的产业难题，通过两年田间试验系统比较了红、黄、绿、蓝四种彩色遮阳网（40%-60%遮光率）对'纽荷尔'脐橙果皮类胡萝卜素代谢的调控机制。结果表明，绿色60%遮阳网通过优化光质（增强绿光/远红光比例）显著提升PSII光合效率（Fv/Fm），同步上调关键合成基因（CitPSY、CitLCYB1）并抑制降解基因（CitCCD4），使α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、八氢番茄红素等核心类胡萝卜素含量提升15-20%；而红色60%遮阳网因富集红光/衰减蓝光产生相反效应。该研究为柑橘品质的光温协同调控提供了创新性的环境友好型解决方案。
在全球气候变暖的背景下，高温和强光胁迫已成为制约柑橘产业可持续发展的关键因素。果实直接暴露于烈日下不仅会导致日灼病和着色不均，更会抑制类胡萝卜素——这类赋予柑橘鲜艳色泽且富含抗氧化活性的重要色素——的合成积累。随着消费者对水果外观品质和营养价值要求的提高，如何通过环境友好型技术提升柑橘果实着色水平，成为果农和研究者共同关注的焦点。
以往研究表明，传统黑色遮阳网虽能降低果园温度，但其非选择性遮光特性会同时削弱光合有效辐射，影响果实糖分积累。而新兴的彩色遮阳网技术通过特定光谱调制能力，在遮阳的同时优化光质，为作物生长和次生代谢调控提供了新思路。然而，不同颜色遮阳网如何通过光信号传导途径精确调控柑橘类胡萝卜素合成与降解的动态平衡，其分子机制尚不明确。
为此，华中农业大学园艺林学学院的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》上发表论文，系统揭示了绿色与红色遮阳网对柑橘类胡萝卜素积累的相反调控机制。该研究通过两年田间试验发现，绿色60%遮阳网能选择性透射500-600纳米绿光与700-750纳米远红光，降低红远红光比例（R:FR），而红色遮阳网则高透射红光并衰减蓝光。尽管两种遮阳网均能降低温度5.1-6.0℃、提升相对湿度6-8%，但仅绿色遮阳网显著提升了光系统II（PSII）的最大光化学效率（Fv/Fm），为类胡萝卜素合成提供充足光合产物。
关键技术方法
研究采用随机区组设计，在2023-2025年两个生长季对八年生'纽荷尔'脐橙进行遮网处理。通过数字温湿度计和光度计监测微环境参数，使用荧光仪测定PSII效率；采用紫外分光光度法测定总叶绿素和类胡萝卜素，利用高效液相色谱（HPLC）精准量化12种类胡萝卜素组分；通过qRT-PCR分析10个合成基因（如CitPSY、CitPDS、CitLCYB1）和5个降解基因（如CitCCD4、CitNCED3）的表达动态，并结合相关性分析揭示环境因子与基因表达的关联。
3.1 微环境与光合参数比较
所有遮阳网均显著降低温度和光合有效辐射（PAR），其中60%遮光处理降温效果最显著（较对照低5.1-6.0℃）。绿色60%遮阳网使PSII效率提升5-8%，而红色60%处理则低于对照，表明光质而非遮光强度是影响光化学反应的关键因素。
3.3 类胡萝卜素积累动态
绿色60%遮阳网在果实成熟期（150天）使总类胡萝卜素含量提升15-20%，红色60%处理则显著低于对照。HPLC分析进一步证实绿色遮阳网特异性促进α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、八氢番茄红素、紫黄质和叶黄素的积累，且这些成分与果实着色程度呈正相关。
3.6-3.7 基因表达调控网络
绿色遮阳网持续上调限速酶基因CitPSY（八氢番茄红素合成酶）和CitLCYB1（番茄红素β-环化酶）的表达，同时强烈抑制降解基因CitCCD4（类胡萝卜素裂解双加氧酶4）和CitNCED3（9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶3）；红色遮阳网则呈现完全相反的调控模式。聚类分析显示，绿色遮阳网在果实发育后期（90-150天）形成"高合成-低降解"的转录模块。
3.10 多因子协同作用机制
相关性分析表明，绿色遮阳网下的相对湿度与CitPSY表达呈强正相关（r=0.91），而光强度与类胡萝卜素含量呈负相关（r=-0.87），证实微环境与光质通过协同调控关键基因表达影响色素积累。
本研究首次阐明彩色遮阳网通过光质特异性调控柑橘类胡萝卜素代谢的分子生理机制。绿色遮阳网通过优化光谱组成（增强绿光/远红光）提升光能利用效率，同时通过激活CitPSY等合成基因和抑制CitCCD4等降解基因，双重促进类胡萝卜素积累。这一发现不仅为柑橘果园的光温管理提供了理论依据，更研发了一种无需化学药剂即可改善果实色泽的可持续农业技术。该策略适用于高温强光地区，在提升果实商品价值的同时，增强了柑橘产业对气候变化的适应能力。未来研究可结合转录组与代谢组学，进一步解析光信号传导网络中上游转录因子的调控作用。
