桃是我国重要栽培果树，栽培面积和总产量均约占世界总量的一半。桃属于呼吸跃变型果实，成熟后迅速软化，极不耐贮运，需要通过调控熟期以延长鲜果供应期。已有研究表明，桃果实成熟期是受主效qMD4.1位点控制的数量形状，且成熟期长短与决定果实风味的糖酸含量存在显著相关性，但相关机理不清。
武汉植物园果树分子育种研究团队采用遗传学研究方法，明确了桃果实成熟期主效qMD4.1位点包含两个候选基因PpNAC1和PpNAC5。生理生化实验进一步表明，这两个NAC转录因子不仅能够激活乙烯合成和细胞壁降解相关基因的转录促进果实的成熟，而且能诱导细胞伸长相关基因的表达促进果实的膨大，最终实现对果实成熟期的调控作用。除此之外，PpNAC1和PpNAC5还可诱导糖转运体基因和有机酸降解相关基因的表达，从而参与桃果实糖酸含量的调控（图1），阐明了桃果实成熟期影响果实风味品质的遗传机制（图2）。有趣的是，被子植物中都包含NAC1和NAC5的直系同源基因，并且它们在双子叶植物中都是相邻排列在同一条染色体上，而在单子叶植物中一般位于两条不同染色体上；但裸子植物中不存在NAC1和NAC5的直系同源基因。鉴于被子植物有果实而裸子植物不形成果实这一事实，推测NAC1和NAC5在果实发育中扮演着重要角色。上述研究结果为桃果实成熟期以及早熟桃风味品质的遗传改良提供了理论与技术支撑。
相关研究结果以“Two adjacent NAC transcription factors regulate fruit maturity date and flavor in peach”为题发表在New Phytologist期刊。武汉植物园果树分子育种研究团队助理研究员张若西和博士研究生刘玉頔为论文的共同第一作者，武汉植物园韩月彭研究员和廖燎副研究员以及安徽农科院的周晖副研究员为该论文的通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA24030404）、国家自然科学基金（32102363和 32272687）、国家桃产业体系（CARS-30）、湖北洪山实验室（2021hszd017）和湖北省科技创新人才及服务专项项目（2022EHB045）的资助。
图1 PpNAC1和PpNAC5调控桃果实膨大、成熟和糖酸品质
图2 PpNAC1和PpNAC5协同调控桃果实成熟和风味品质的分子机制模型
