BioArt植物微信公众号——Plant Journal | 沈阳农业大学王爱德/李通团队揭示Ca2+调控苹果果实水心病发生机制

近日，省农科院果树所苹果栽培专家李宏建副研究员为第一作者，在《The Plant Journal》发表了题为《The Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9 module negatively affects apple fruit watercore formation by suppressing the transcription of MdSOT2》的论文，揭示了Ca2+调控苹果果实水心形成分子机制。李宏建副研究员同时也是沈阳农业大学园艺学院博士研究生和沈阳农业大学园艺学院王爱德/李通团队成员。

该论文的简要内容如下：

一、基本信息:

Title: The Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9 module negatively affects apple fruit watercore formation by suppressing the transcription of MdSOT2 (Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9模块通过抑制MdSOT2的转录来负向影响苹果果实水心病的形成)

Authors: Hongjian Li, Yajing Si, Hong Wang, Zhi Liu, Qian Lu, Li Liu, Tong Li, and Aide Wang

Affiliation: Key Laboratory of Fruit Postharvest Biology (Liaoning Province), Key Laboratory of Protected Horticulture (Ministry of Education), National & Local Joint Engineering Research Center of Northern Horticultural Facilities Design & Application Technology (Liaoning), College of Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China, and Liaoning Institute of Pomology, Xiongyue 115009, China

Keywords: apple fruit (Malus domestica), calcium ions, MdWRKY9, MdSOT2, sorbitol, watercore

二、论文简要 :

本研究发现Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9模块通过抑制MdSOT2的转录来负向影响苹果果实水心病的形成，揭示了Ca2+在果实水心病中的调控机制。

三、背景信息:

论文背景: 水心病是苹果等蔷薇科植物常见的生理病害，在果实成熟期间发生。苹果果实出现水心病症状会导致褐变和腐烂，从而失去商业价值。

过去方案: 过去的研究表明，果实中山梨醇的异常积累是水心病发生的关键因素。然而，它们如何影响水心病的发生机制仍不清楚。

论文的Motivation: 本研究的动机是探索Ca2+和MdSOT2对苹果果实水心病发生的调控机制，以及它们之间的相互作用。通过揭示这些机制，可以为人工提高水心病的防治提供分子水平的见解。

四、方法:

a. 理论背景:

水芯病是蔷薇科水果（如苹果）中常见的生理性疾病，通常发生在果实成熟期。水芯病的果实容易变褐和腐烂，导致商业价值的损失。水芯病的发生受到苹果品种、环境、矿质营养和代谢过程等因素的影响。果实中山梨醇的积累是水芯病形成的关键因素。山梨醇是蔷薇科植物光合作用的产物，通过山梨醇转运蛋白（SOT）从叶片运输到果实中。钙离子（Ca2+）在水芯病形成中也起到一定作用，因为水芯组织中的钙含量低于无水芯组织。然而，山梨醇和钙离子如何影响水芯病的发生机制尚不完全清楚。

b. 技术路线:

1）通过测定苹果果实中的山梨醇含量，研究了山梨醇含量增加对水芯病的影响。

2）研究了MdSOT2在水芯病果实中的表达情况以及其对山梨醇含量和水芯病发生的影响。

3）通过过表达和沉默MdSOT2基因，研究了MdSOT2对山梨醇含量和水芯病形成的调控作用。

4）研究了Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9模块对苹果果实水芯病形成的负调控作用，以及钙离子对MdSOT2转录的调控和抑制水芯病形成的作用。

五、结果:

a. 详细的实验设置:

2019年，在果实发育阶段，用0.5%（w/v）的CaCl2溶液喷洒果树，作为对照组喷洒水。

在特定的花后日数（DAFB）收集果实进行分析。

b. 详细的实验结果:

1）山梨醇含量增加导致苹果果实水芯病的形成：

2）水芯病苹果果肉中的山梨醇含量与健康果实的山梨醇含量相比显著增加。

3）在苹果树上喷洒山梨醇溶液会增加果实的山梨醇含量、MdSOT2表达、水芯病发生率和病害指数。

4）MdSOT2增加山梨醇含量并促进苹果果实的水芯病形成：

5）MdSOT2在水芯病果实中高表达，并具有较高的山梨醇含量。

6）过表达MdSOT2会增加成熟苹果果实的山梨醇含量和水芯病发生率。

7）沉默MdSOT2基因会降低成熟苹果果实的山梨醇含量和水芯病形成。

8）Ca2+-MdCRF4-MdWRKY9模块通过抑制MdSOT2的转录来负调控苹果果实的水芯病形成。山梨醇积累是水芯病发生的关键因素，而MdSOT2在苹果中的山梨醇转运中起着关键作用。钙离子通过调控MdSOT2的转录和抑制水芯病形成来降低苹果果实中的山梨醇含量。这些发现为通过减轻水芯病来提高水果品质提供了分子水平的见解。

2月15日，BioArt植物微信公众号以《Plant Journal | 沈阳农业大学王爱德/李通团队揭示Ca2+调控苹果果实水心病发生机制》为题进行报道。

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