《Postharvest Biology and Technology》：Transcription factor EjGATA25 is involved in maintaining ROS homeostasis during phytosulfokine α-induced cold tolerance in loquat fruit
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PSKα缓解 loquat果实冷害通过调控ROS稳态及EjGATA25介导的抗氧化基因表达。摘要：
刘宇|赵雅琴|肖柳华|鲍银秋|赵亮毅|郑永华|金鹏
南京农业大学食品科学与技术学院，中国南京210095
摘要
冷害（CI）严重限制了枇杷果实冷藏期间的贮藏品质。研究表明，植物硫氧蛋白α（PSKα）能有效增强枇杷的耐寒性。然而，目前尚不清楚PSKα是否通过调节活性氧（ROS）的平衡来缓解冷害，其背后的分子机制也尚未明确。在本研究中，PSKα处理通过提高关键ROS清除相关酶的活性并上调其基因表达，显著抑制了ROS的积累，这些酶包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）。生物信息学分析显示，这些抗氧化相关基因的启动子含有GATA转录因子特异性识别的（T/A）GATA(A/G)基序。在枇杷中鉴定出的36个EjGATA基因中，EjGATA25表现出差异表达，其表达水平在PSKα处理后显著升高，并与枇杷果实的冷害症状和ROS平衡有最强的相关性。进一步研究表明，EjGATA25可以直接结合到EjCAT1-like、EjAPX和EjGR基因启动子中的（T/A）GATA(A/G)基序，从而激活它们的转录。总体而言，我们的发现表明PSKα处理通过增强EjGATA25介导的ROS清除相关基因的转录活性，维持了ROS的平衡，从而提高了枇杷的耐寒性。
引言
枇杷（Eriobotrya japonica）是一种非成熟型亚热带水果，因其薄皮、多汁的质地和丰富的营养成分而受到消费者的青睐。然而，枇杷通常在温暖潮湿的条件下收获，这增加了其受到病原体感染后腐烂的风险，导致较大的经济损失（Cai等人，2019年）。冷藏是抑制微生物生长和延长枇杷果实保质期的有效方法（Hou等人，2023年）。然而，枇杷对低温敏感，长时间冷藏常常会导致冷害（CI），表现为一系列品质下降，包括内部褐变、硬度增加、风味丧失和多汁性降低（Zheng等人，2000年）。因此，开发适当的技术来减轻冷害并阐明其背后的生理和分子机制对于减少枇杷果实的产后损失具有重要的科学意义和实际价值。
活性氧（ROS）平衡的破坏是导致果实冷害的核心生理因素。在冷胁迫下，ROS的生成（包括羟基自由基（·OH）、过氧化氢（H?O?）和超氧阴离子（O??））超过了抗氧化系统的清除能力，导致ROS过度积累（Dreyer和Dietz，2018年）。这会引发一系列氧化损伤，包括膜脂质过氧化、蛋白质变性和核酸损伤，最终导致冷害（Zuo等人，2021年；Mittler等人，2022年；Zhao等人，2023年）。为了对抗ROS积累引起的氧化损伤，果实进化出了复杂的抗氧化防御网络，主要由非酶系统和酶系统组成（Gill和Tuteja，2010年；Lagarda-Clark等人，2025年）。非酶系统主要包括抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH），其再生涉及抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）等酶。酶系统包括超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等关键酶（Hasanuzzaman等人，2019年；Shi等人，2025年）。这两个系统协同作用，维持ROS的平衡，从而延缓果实品质的下降。针对桃子（Zeng等人，2024年）、香蕉（Yang等人，2026年）和李子（Zhang等人，2026年）的研究一致表明，增强抗氧化酶活性和增加抗氧化剂含量可以抑制ROS积累，从而减轻冷藏期间的冷害。类似的研究结果也出现在枇杷果实中，发现耐寒性的提高与AsA和GSH水平的增加以及SOD、CAT、APX、GR、DHAR和MDHAR活性的提升密切相关（Hou等人，2021年；Shen等人，2025年）。然而，调控枇杷果实冷害的ROS平衡的分子机制仍不清楚。
植物硫氧蛋白α（PSKα）是一种新型植物肽激素，具有多种生物功能，在高等植物中广泛存在（He等人，2024年）。化学上，PSKα是一种硫酸化的五肽，Tyr(SO?H)-Ile-Tyr(SO?H)-Thr-Gln，在纳摩尔浓度下即可表现出生物活性（Yang等人，2000年；Kaufmann和Sauter，2019年）。与经典的植物激素类似，PSKα参与调节多种生长和发育过程，包括细胞分裂、体细胞胚胎发生和花粉萌发（Li等人，2024年；Wu等人，2025年）。最近的研究还表明，PSKα在果实和蔬菜的保鲜中起着重要作用。研究表明，外源PSKα处理能够增强ROS清除能力，减少 broccoli花蕾（Aghdam和Flores，2021年）、荔枝果皮（Liang等人，2025年）和桃子（Zeng等人，2024年）在储存过程中的黄化、腐烂等现象。然而，这些研究大多停留在生理学层面。尽管我们之前的工作已经证实PSKα可以减轻枇杷的冷害（Liu等人，2024年），但其是否通过调节ROS平衡发挥作用以及背后的分子机制仍需进一步探索。
在冷胁迫下，采后的园艺产品会发生复杂的生理和生化变化，转录因子（TFs）在此过程中起着核心的调控作用。转录因子能够特异性识别并结合到下游目标基因启动子中的顺式作用元件，从而激活或抑制其转录，最终调节果实和蔬菜对冷胁迫的生理和生化反应（Liu等人，1999年；Riechmann和Ratcliffe，2000年）。GATA转录因子具有高度保守的GATA型锌指基序（C-X?-C-X??–??-C-X?-C），在真核生物中广泛存在（Lowry和Atchley，2000年）。此外，GATA TFs能够结合到目标基因启动子中的（T/A）GATA(A/G)序列，并精确调控下游基因的转录（Reyes等人，2004年）。最近的研究逐渐阐明了GATAs在调节植物非生物胁迫反应中的作用。证据表明，GATA家族成员直接参与调节耐寒性。例如，冷诱导的OsGATA16的过表达增强了水稻的耐寒性（Zhang等人，2021年）。在桃子中，PpGATA12通过调节能量水平，减轻了果实的冷害（Hu等人，2023年）。此外，BrGATA21通过转录激活抗氧化相关基因并减少ROS积累，提高了中国花椰菜的贮藏品质（Mou等人，2025年）。这些研究表明，GATA TFs可能通过调节ROS平衡来参与果实和蔬菜的冷胁迫响应。然而，尚不清楚GATAs是否通过调节ROS平衡参与枇杷的耐寒性。
在本研究中，我们检测了PSKα诱导的枇杷果实耐寒性过程中与ROS平衡相关的代谢物和关键酶活性的动态变化。在枇杷中鉴定出了GATA基因家族，并通过转录组分析筛选出差异表达的EjGATAs。通过Mantel检验，我们鉴定出一个关键转录因子EjGATA25，它与枇杷果实的ROS平衡和冷害症状有显著相关性，并在PSKα处理后显著上调。此外，还阐明了EjGATA25如何直接结合到参与ROS清除的关键基因启动子中的（T/A）GATA(A/G)基序并激活其转录的分子机制。本研究为理解PSKα诱导的枇杷果实耐寒性的生理和分子机制提供了新的理论进展。
材料与处理方法
‘Jiefangzhong’枇杷果实采自中国福建的一个枇杷种植园，当其达到商业成熟度时进行采集（硬度：2.8–3.2 N，总可溶性固形物含量：7.8–8.2%）。共选取了600个成熟度、大小一致且无可见缺陷的果实，随机分为两组，每组包含三个重复样本。将果实浸泡在200 nM PSKα或超纯水中（对照组）10分钟后，分别在1±1 ℃下储存35天，相对湿度为90%-95%
PSKα处理提高了枇杷果实的ROS清除能力
在冷藏过程中，枇杷果实中的O??产生率和H?O?含量呈总体上升趋势（图1A-B）。与对照组相比，PSKα处理显著降低了枇杷果实中的O??产生率和H?O?含量。储存21天后，PSKα处理组的H?O?含量和O??产生率分别比对照组低35%和13%。在储存期间，对照组果实的自由基清除率和AsA含量
讨论
尽管冷藏可以有效延长枇杷的产后保质期，但冷害仍然是制约产业发展的主要因素。冷害主要是由于冷胁迫导致ROS过度积累，从而攻击细胞膜、DNA和蛋白质，最终导致细胞损伤或死亡，以及典型的冷害症状，如果肉褐变（Zeng等人，2024年；Wei等人，2025年）。ROS的积累水平取决于其生成与
结论
本研究表明，PSKα通过增加AsA和GSH的含量，以及增强SOD、CAT、APX、GR、DHAR和MDHAR的活性，并上调相应基因的表达，提高了枇杷果实的抗氧化能力，从而有效抑制了ROS的积累。在差异表达的EjGATA基因中，EjGATA25在PSKα处理后显著上调，并与冷害症状和ROS
CRediT作者贡献声明
赵亮毅：研究、数据整理。鲍银秋：数据整理。肖柳华：方法学研究。赵雅琴：研究、数据整理。刘宇：初稿撰写、研究、数据整理、概念构思。金鹏：监督、项目管理、资金争取、概念构思。郑永华：撰写-审稿与编辑、监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：32472416）和江苏省研究生研究与实践创新计划（编号：KYCX25_1024）的资助。
